DE10029004C2

DE10029004C2 - Keramikheizungs-Glühkerze

Info

Publication number: DE10029004C2
Application number: DE2000129004
Authority: DE
Inventors: Arihito Tanaka; Chihiro Sakurai; Jian Zhao; Takashi Aota; Toshitsugu Miura
Original assignee: Bosch Braking Systems Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2020-06-14
Also published as: JP3810947B2; DE10029004A1; JP2000356343A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Keramikheizungs-Glühkerze, die als Motor- Zusatzstarter für einen Dieselmotor verwendet wird, mit

- einem Keramikheizelement, das ein Heizelement aus einem anorganischen, elektrisch leitenden Material oder einem metallischen Material mit einem hohen Schmelzpunkt umfasst, wobei das Heizelement in das Keramikheizelement eingebettet ist;
- einem Metall-Außenzylinderelement zum Halten des Keramikheizelements und
- einem Befestigungselement (22) zum Halten des Metall-Außenzylinderelements.

Eine solche gattungsgemäße Keramikheizungs-Glühkerze ist aus der DE 34 34 762 A1 bekannt.

Die konventionelle Keramikheizungs-Glühkerze, die als Motor-Hilfsstarter für einen Die selmotor verwendet wird, umfasst ein Keramikheizelement, ein Befestigungselement in Form eines zylindrischen Gehäuses, welches das Keramikheizelement an seiner Spitze hält und auf einem Zylinderkopf des Motors befestigt wird, und ein Metall-Außenzylin derelement zum Halten des Keramikheizelements an der Spitze des Befestigungsele ments. Dabei ist es übliche Praxis, dass das Keramikheizelement durch Silberhartlöten und dgl. mit dem Metall-Außenzylinderelement verbunden wird, und dass das Metall- Außenzylinderelement, welches das Keramikheizelement hält, durch Hartlöten, bei spielsweise durch Silberhartlöten und dgl., mit der Spitze des Befestigungselements ver bunden wird.

Bei diesem Glühkerzen-Typ bildet die Kerze selbst einen Teil einer Drucktrennwand, um den Zylinder des Motors gegenüber der Außenluft zu isolieren. Aus diesem Grund muss die Keramikheizungs-Glühkerze auch die Funktion haben, die Luftdichtheit aufrechtzuer halten. Zu diesem Zweck wird bei dem konventionellen Verfahren Silber durch Hartlöten auf den gesamten Umfang derselben aufgebracht, das den Zwischenraum zwischen dem Keramikheizelement und dem Metall-Außenzylinder-Element 21 füllt.

Um den luftdichten Abschluss zwischen der Verbrennungskammer des Motors und der Außenumgebung zu gewährleisten, wird in der konventionellen Keramikheizungs- Glühkerze das Hartlöten dazu verwendet, das Keramikheizelement mit dem Metall- Außenzylinder-Element zu verbinden und um das Metall-Außenzylinder-Element mit dem Befestigungselement zu verbinden.

In jüngster Zeit ist als Maßnahme gegen die globale Erwärmung eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Motors zu einem großen technischen Ziel geworden. Unter diesen Umständen wurde auch auf dem Gebiet der Dieselmotoren der Treibstoff verbrauch durch die Entwicklung von Dieselmotoren mit Direkteinspritzung und Vier- Ventil-Technik gesenkt.

Die praktische Verwendung der Dieselmotoren mit Direkteinspritzung und Vier-Ventil- Technik ist mit großen Einschränkungen in bezug auf die Gestaltung des Raums um ei nen Zylinderkopf des Motors verbunden. Auf diesem technischen Gebiet ist eine Erhö hung der Gestaltungsfreiheit bei der Gestaltung des Zylinderkopfes des Motors und sei ner peripheren Abschnitte erforderlich durch Verringerung des Durchmessers der Glüh kerze und durch Vergrößerung ihrer Länge, wodurch die Glühkerze im Durchmesser verkleinert und ihre Länge vergrößert wird, insbesondere durch Erhöhung der Länge (als Länge des vorstehenden Abschnitts bezeichnet), die von dem Tellerabschnitt (dem her metischen Versiegelungsabschnitt zwischen der Glühkerze und dem Zylinderkopf des Motors) des Befestigungselements an dem Zylinderkopf des Motors bis zu dem Heizab schnitt der Spitze des Keramikheizelements reicht.

In der Keramikheizungs-Glühkerze, die unter Anwendung der Verbindungstechnik auf Hartlötungsbasis hergestellt wird, gibt es zwei Hartlötungsabschnitte an den verbinden den Oberflächen des Keramikheizelements, dem Metall-Außenzylinderelement und dem Befestigungselement. Es ist daher schwierig, die erforderliche konzentrische Anordnung des Keramikheizelements in dem Befestigungselement zu gewährleisten. Wenn die kon zentrische Anordnung ungenügend ist, besteht die Gefahr, dass das Keramikheizele ment an der inneren Oberfläche des Glühkerzen-Einführungsloches des Zylinderkopfes anstößt, wenn die Glühkerze, in der der vorstehende Abschnitt des Keramikheizelements verlängert ist, auf dem Zylinderkopf des Motors befestigt wird.

Bei der konventionellen Keramikheizungs-Glühkerze wird das Keramikheizelement durch das Metall-Außenzylinderelement geführt und von letzterem gehalten. Bei diesem Auf bau ist dann, wenn die konzentrische Anordnung der Elemente verloren geht, d. h. wenn eine Verschiebung des Zentrums eines Elements gegen dasjenige des anderen Ele ments auftritt, eine Korrektur der Verschiebung unmöglich. Aus diesem Grund kann bei der konventionellen Keramikheizungs-Glühkerze der vorstehende Abschnitt des Kera mikheizelements nicht verlängert werden und in dieser Hinsicht bestehen große Ein schränkungen in bezug auf die Gestaltung und die Struktur der Glühkerze.

Eine Verlängerung des vorstehenden Abschnitts des Heizteils kann durch Erhöhung der Länge des Keramikheizelements erzielt werden. Dadurch werden jedoch die Herstel lungskosten erhöht. Bei dem konventionellen Keramikheizelement ist der Elektroden ausleitungsabschnitt an seinem hinteren Ende groß dimensioniert. Es ist daher nahezu unmöglich, das Keramikheizelement lediglich durch die Spitze des Metall-Außenzylinder elements, das so gestaltet ist, dass es einen verkleinerten Durchmesser hat, zu halten.

Um diese Einschränkungen zu verringern, wurde bereits eine Verbindungsstruktur vor geschlagen, bei der das Metall-Außenzylinderelement und das Befestigungselement durch Preßpassung (Preßsitz) miteinander verbunden werden (JP 63-25416 A). Bei die sem Vorschlag ist jedoch eine Maßnahme erforderlich, um zu verhindern, daß das Ke ramikheizelement zerbricht, wenn das Metall-Außenzylinderelement in das Befesti gungselement unter Druck eingesetzt wird. Außerdem muß eine Untersuchung durch geführt werden, um zu prüfen, ob das Keramikheizelement nach dem Einsetzen unter Druck zerbrochen ist. Durch die Untersuchung werden die Herstellungskosten erhöht. Aus diesem Grund wurde dieser Vorschlag bisher in der Praxis nicht umgesetzt.

Bei der Herstellung einer konventionellen Glühkerze wird das Hartlöten durch Hochfre quenzerhitzen (Hochfrequenzhartlöten) allgemein zum Verlöten des Metall-Außenzylin derelements und des Befestigungselements verwendet. Beim Hochfrequenzhartlöten tritt jedoch unvermeidlich ein lokaler Wärmeeintrag in das Keramikheizelement auf, das in nerhalb des Metall-Außenzylinderelements gehalten wird. Unter bestimmten Bedingungen zerbricht dabei das Keramikheizelement. Darüber hinaus ist es schwierig, einen sol chen Bruch des Keramikheizelements durch eine zerstörungsfreie Bauteiluntersuchung festzustellen. Die Folge davon ist, dass die Untersuchungskasten, die Herstellungs schwierigkeiten und die Herstellungskosten steigen.

Bei dem Versuch, den Durchmesser der Glühkerze zu verkleinern durch Ändern der Größe des Gewindedurchmessers des Befestigungselements zum Befestigen der Glüh kerze auf dem Motor-Zylinderkopf von der Größe M10, wie sie üblicherweise verwendet wird, in die Größe M8 tritt das folgende Problem auf. Wenn die Größe des Gewinde durchmessers des Befestigungselements herabgesetzt wird, wird die Querschnittsfläche des Befestigungselements kleiner. Deshalb steigt die Druckspannung, die auf den Schaftabschnitt des Befestigungselements einwirkt, durch das Befestigungsdrehmoment beim Einschrauben der Glühkerze in den Motor stark an. Um dies zu vermeiden, muß der Schaftabschnitt des Befestigungselements einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um eine Verformung des Schaftabschnittes zu verhindern.

Für eine Glühkerze vom Metallhüllen-Typ ist in JP 10-220759 A ein Verfahren beschrie ben, bei dem eine Wärmebehandlung angewendet wird. Dieses Wärmebehandlungs- Verfahren umfaßt Einsatzhärten, Weichnitrieren, Hochfrequenzhärten und dgl. Es ist vorstellbar, das Hochfrequenzhärten (Induktionshärten) auf den gesamten Schaft abschnitt anzuwenden, um die Verfahrenskosten zu verringern und eine Verformung zu verhindern.

In der Praxis wird nur das Befestigungselement dem Hochfrequenzhärten unterworfen, bevor es eingebaut wird, da die Verfahrenstemperatur etwa 900°C beträgt und somit das Härten einfach ist. Wenn das auf diese Weise durch das Hochfrequenzhärten oder durch eine andere Wärmebehandlung gehärtete Befestigungselement beim Hochfrequenz- Hartlöten erhitzt wird, wird der gesamte gehärtete Abschnitt durch die Wärmezufuhr be trächtlich enthärtet. Deshalb ist die Wärmebehandlung kaum vereinbar mit der Hochfre quenz-Hartlötung.

Als Verfahren zum Verbinden des Keramikheizelements mit dem Metall-Außenzylinder element, das so gestaltet ist, daß es der Forderung nach Herabsetzung des Durchmes sers und Erhöhung der Länge genügt, ist in JP 61-8526 A eine neuartige Struktur beschrieben. In dieser Druckschrift wird die Verwendung einer Kombination aus Kupfer- Hartlötung und Silber-Hartlötung zum Verbinden beschrieben, wobei das Kupfer- Hartlöten auf die Spitze des Metall-Außenzylinderelements, in dem die Wärmebestän digkeit problematisch ist, angewendet wird und das Silber-Hartlöten auf das Befesti gungselement angewendet wird, bei dem keine Temperatur-Erhöhung auftritt, weil es hermetisch abgeschlossen sein muss. Dieses Verfahren wird jedoch aus den folgenden Gründen bisher noch nicht in der Praxis angewendet. Das Kupfer-Hartlöten ergibt eine schlechte hermetische Abdichtung, die Schmelzpunkte dieser Hartlöt-Verfahren sind sehr unterschiedlich, und beim Silber-Hartlöten, das auf der Seite mit dem niedrigen Schmelzpunkt angewendet wird, wird eine große Menge Silber verdampft. Ferner sind die Herstellungskosten hoch.

WO 91/02196 A1 offenbart eine weitere Keramikheizungsglühkerze.

Aus den oben angegebenen Gründen ist die konventionelle Keramikheizungs-Glühkerze ungeeignet für die Durchführung eines Verfahrens, bei dem der Durchmesser verkleinert und die Länge vergrößert wird, so dass der Gewinde-Durchmesser der Befestigungs- Einrichtung in M8 geändert wird. Es besteht daher das Problem, dass die ausgezeich neten Eigenschaften, die sich aus der Verwendung des Keramikheizelements ergeben, für die derzeitigen Motoren nicht vollständig genutzt werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach, billig und zuverlässig herstellbare, luftdichte Keramikheizungs-Glühkerze anzugeben, die eine größere Gestaltungsfreiheit bei der Entwicklung von Dieselmotoren erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Keramikheizungs-Glühkerze geeignet, in der derzeitigen Dieselmotor-Übergangsphase, in der die Entwicklung dieser Motoren- Bauart zunehmend in Richtung Direkteinspritz-Mehrventil-Technik geht, die Abgasvor schriften zu erfüllen. Die Anordnung zur Verbindung eines Keramikheizungselements (Keramikheizung) mit einem Metall-Außenzylinder-Element zum Halten der Keramikhei zung und einem Befestigungselement sind vorteilhafterweise derart verbessert, dass der Durchmesser der Glühkerze verkleinert und der axial vorstehende Abschnitt des Kera mikheizelements verlängert werden kann, wodurch der Durchmesser der Glühkerze ver kleinert und ihre Länge vergrößert wird.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, dass durch die mögliche Herabsetzung des Durchmessers der erfindungsgemäßen Keramikheizungsglühkerze der Durchmesser des Gewindes des Befestigungselements verkleinert werden kann, wobei die Länge zur Erhöhung der Länge des aus dem Befestigungselement herausra genden Abschnitts des Keramikheizelements vergrößert werden kann, wenn das Kera mikheizelement an der Spitze des Befestigungselements gehalten wird, während das Metall-Außenzylinderelement dazwischen angeordnet ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die hermetische Abdichtung (Her metizität) an den Verbindungs-Abschnitten mit geringen Kosten unter Einhaltung der konzentrischen Anordnung (Konzentrizität) der Elemente gewährleistet werden kann, wobei der Zusammenbau derselben leicht ist. Ferner können die Herstellungskosten, verglichen mit der konventionellen arbeits- und kostenintensiven Hartlötung vermindert werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Bruch des Keramikabschnitts des Keramikheizelements vermieden und eine gute Produktqualität gewährleistet wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird der äußere Umfangsabschnitt des hinte ren Endes des Metall-Außenzylinderelements, das sich außerhalb des Abschnitts befin det, in dem das Keramikheizelement angeordnet ist, in ein Befestigungsloch des Befesti gungselements eingepresst, wodurch das Metall-Außenzylinderelement und das Befesti gungselement miteinander verbunden werden. Das bedeutet, dass beim Einpressen des Metall-Außenzylinderelements in das Befestigungselement keine übermäßige Spannung in dem Keramikheizelement beim Verbinden des Metall-Außenzylinderelements mit dem Befestigungselement erzeugt wird.

Außerdem kann der aus dem Befestigungselement herausragende Abschnitt des Kera mikheizelements in der Weise vergrößert werden, daß die Länge des Metall- Außenzylinderelements geändert wird, wobei die Länge des Keramikheizelements je doch nicht verändert wird.

Wenn das Metall-Außenzylinderelement mit dem Befestigungselement verbunden wird, kann das hintere Ende des Metall-Außenzylinderelements als Führung für die Presspas sung dienen, so dass das Fügen der Elemente vereinfacht wird. Außerdem kann beim Presspassen die konzentrische Anordnung der Elemente auf einfache Weise gewähr leistet werden, wobei die Konzentrizitäts-Genauigkeit der Elemente im Pressverband verbessert ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Elektrodenausleitungselement vorgesehen, das mit einem Ende des genannten Keramikheizelements elektrisch verbunden wird, wobei ein Ende des genannten Elektrodenausleitungselements mit dem genannten ei nen Ende des Keramikheizelements verbunden wird und das andere Ende des genann ten Elektrodenausleitungselements sich von der hinteren Stirnfläche des Keramikheiz elements erstreckt.

Bei dieser Glühkerze kann vorteilhafterweise der Durchmesser des Elektrodenauslei tungselements, das an der hinteren Stirnfläche des Keramikheizelements angeordnet ist, so gewählt werden, daß er nicht größer ist als der Durchmesser des Keramikheizele ments. Deshalb kann das Keramikheizelement an der Spitze des Metall- Außenzylinderelements angeordnet sein und nur von dieser gehalten werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Keramikheizungs- Glühkerze ist der äußere Umfangsabschnitt des hinteren Endes des genannten Metall- Außenzylinderelements, das sich außerhalb eines Abschnitts befindet, in dem das ge nannte Keramikheizelement angeordnet ist, unter Druck in ein Befestigungsloch des ge nannten Befestigungselements eingepresst.

Bei dieser Glühkerze kann der äußere Umfangsabschnitt des hinteren Endes des Metall- Außenzylinderelements, das sich außerhalb des Abschnitts befindet, in dem das Kera mikheizelement angeordnet ist, in dem Befestigungselement durch Presspassung sicher fixiert werden, wodurch die hermetische Abdichtung in diesem eingepressten Abschnitt gewährleistet ist. Da das Metall-Außenzylinderelement durch Presspassung in dem Be festigungselement gehalten wird, ist die Konzentrizität dieser Elemente gewährleistet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Keramikhei zungs-Glühkerze ist eine Führung für die Presspassung der genannten Elemente in dem äußeren Umfangsabschnitt des hinteren Endes des genannten Metall-Außenzylinderele ments oder des genannten Befestigungsloches des genannten Befestigungselements vorgesehen.

Bei dieser Glühkerze ermöglicht die Führung für die Presspassung, die in dem Metall- Außenzylinderelement oder dem Befestigungselement vorgesehen ist, einen leichten und glatten Presspassungs-Arbeitsgang, wodurch die Konzentrizität der Elemente ge währleistet ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Keramikhei zungs-Glühkerze ist die Presssitzlänge des genannten Metall-Außenzylinderelements in dem genannten Befestigungselement mindestens zwei- bis zehnmal so lang wie der Durchmesser des genannten Keramikheizelements.

Bei dieser Glühkerze ist die Festigkeit der Verbindung durch den Preßsitz, beispielswei se gegen eine Herausziehkraft durch Einpressen des Metall-Außenzylinderelements in das Befestigungselement über eine vorgegebene Presssitzlänge gewährleistet.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Keramikheizungs- Glühkerze ist die hermetische Abdichtung zwischen der äußeren Oberfläche des ge nannten Keramikheizelements und der inneren Oberfläche des genannten Metall- Außenzylinderelements gewährleistet durch eine Verformung des genannten Metall- Außenzylinderelements, die hervorgerufen wird, wenn das genannte Metall-Außenzy linderelement unter Druck in das genannte Befestigungselement eingepresst wird (Presspassung).

Bei dieser Glühkerze wird in der Verbindungsstruktur zwischen dem Keramikheizelement und dem Metall-Außenzylinderelement die Funktion der hermetischen Abdichtung der Struktur durch die Verbindung zwischen dem Befestigungselement und dem Metall- Außenzylinderelement durch Preßpassung erzielt.

Daher ist die Funktion zur Aufrechterhaltung der hermetischen Abdichtung für den Ver bindungsabschnitt zwischen dem Keramikheizelement und dem Metall-Außenzylinder element durch Anwendung von Verbindungsmaßnahmen, wie z. B. Hartlöten, nicht erfor derlich. Daher kann das Kupfer-Hartlöten, das Ti-Hartlöten oder dgl., deren Anwendung bei dem konventionellen Verfahren schwierig sind zum Verbinden derselben angewendet werden. Es können daher verschiedene Verbindungsverfahren, die zu einer mechani schen Verbindung unter Hochtemperatur-Bedingungen führen, angewendet werden. Au ßerdem kann auch ein Verbindungsverfahren, wie z. B. die Schrumpfpassung, angewen det werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Keramikhei zungs-Glühkerze ist das hintere Ende des genannten Keramikheizelements an einer Stelle angeordnet, die der Preßsitz-Anordnung des genannten Metall-Außenzylinderele ments in dem genannten Befestigungsloch des genannten Befestigungselements ent spricht und innerhalb des genannten Metall-Außenzylinderelements liegt, wobei die her metische Abdichtung in diesem Abschnitt dadurch gewährleistet ist, daß die innere O berfläche des genannten Metall-Außenzylinderelements, die in der genannten Presssitz- Anordnung angeordnet ist, mit der äußeren Oberfläche des genannten Keramikheizele ments in Kontakt gebracht wird.

Bei dieser Glühkerze ist die Aufrechterhaltung der hermetischen Abdichtung (Hermetizi tät) zwischen der inneren Oberfläche des Metall-Außenzylinderelements und der äuße ren Oberfläche des Keramikheizelements durch die Preßpassung des Metall-Außenzylin derelements in dem Befestigungselement garantiert. Auf diese Weise wird die äußere Oberfläche des Metall-Außenzylinderelements in diesem Preßsitz-Abschnitt direkt gegen die äußere Oberfläche des Keramikheizelements gepreßt. Die Aufrechterhaltung der hermetischen Abdichtung ist daher zuverlässig.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Keramikheizungs- Glühkerze ist an der Öffnung des genannten Befestigungsloches des genannten Befestigungselements oder an der äußeren Oberfläche des hintersten Endes des genannten Keramikheizelements eine konisch zulaufende (kegelförmige) Oberfläche vorgesehen.

Bei dieser Glühkerze ist die konisch zulaufende Oberfläche an der Öffnung des Befesti gungsloches des Befestigungselements oder am Ende des Keramikheizelements gebil det. Diese konisch zulaufende Oberfläche ermöglicht eine leichte Variation der Span nung, die auf das Keramikheizelement einwirkt, wenn das Metall-Außenzylinderelement unter Druck in das Befestigungselement eingepreßt wird. Dadurch wird ein Zerbrechen des Keramikheizelements vermieden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Keramikheizungs- Glühkerze ist ein zylindrisches Element vorgesehen, das sich an das hintere Ende des genannten Keramikheizelements innerhalb des Metall-Außenzylinderelementes an schließt, wobei das genannte Metall-Außenzylinderelement an dem genannten Befesti gungselement durch Preßsitz des genannten Metall-Außenzylinderelements in dem ge nannten Befestigungselement oder durch Anwendung eines Metallverformungsprozes ses auf das genannte Befestigungselement fixiert ist. Die hermetische Abdichtung zwi schen den genannten Elementen wird dadurch gewährleistet, daß die innere Oberfläche des genannten Metall-Außenzylinderelements mit der äußeren Oberfläche des genann ten zylindrischen Elementes in Kontakt gebracht wird.

Bei dieser Glühkerze wird das Metall-Außenzylinderelement an dem Befestigungsele ment durch plastische Verformung infolge der Presspassung zwischen dem Metall- Außenzylinderelement und dem Befestigungselement oder durch ein Metallverformungs verfahren, beispielsweise ein Dichtstemmen des Befestigungselements, befestigt, wobei die hermetische Abdichtung zwischen dem zylindrischen Element, das an das Ende des Keramikheizelements angrenzt, und dem Metall-Außenzylinderelement aufrechterhalten wird. Deshalb ist dann, wenn das Metall-Außenzylinderelement an dem Befestigungs element fixiert ist, das Keramikheizelement völlig frei von Spannung, die durch den Preßsitz und das Metall-Verformungsverfahren hervorgerufen wird. Die Verhinderung eines Bruches des Keramikheizelements und die Aufrechterhaltung der hermetischen Abdichtung sind damit zuverlässig gewährleistet.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Keramikheizungs- Glühkerze ist ein Presspassungs-Element vorgesehen, das unter Druck in das Metall- Außenzylinderelement eingepresst wird, um daran befestigt zu werden, wobei das hinte re Ende des genannten Keramikheizelements mit einem Ende des genannten preßsit zenden Elements innerhalb des genannten Metall-Außenzylinderelements, das an dem letzteren fixiert werden soll, in Kontakt gebracht wird, wodurch die hermetische Abdich tung zwischen der äußeren Oberfläche des genannten Keramikheizelements und der inneren Oberfläche des genannten Metall-Außenzylinderelements gewährleistet ist.

Bei dieser Glühkerze erfolgt die Aufrechterhaltung der hermetischen Abdichtung zwi schen dem Keramikheizelement und dem Metall-Außenzylinderelement in einer solchen Weise, daß das Preßsitz-Element in das Metall-Außenzylinderelement unter Druck ein geschoben und mit dem Ende des Keramikheizelements in Kontakt gebracht wird. Daher wirkt keine große Spannung auf das Keramikheizelement ein. Somit sind die Verhinde rung eines Bruches des Keramikheizelements und die Aufrechterhaltung der hermeti schen Abdichtung zuverlässig gewährleistet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt, der den Aufbau eines wesentlichen Abschnittes eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Keramikheizungs-Glühkerze zeigt;

Fig. 2A und 2B Längsschnitte weiterer Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Keramik heizungs-Glühkerze;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine gesamte Keramikheizungs-Glühkerze;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Keramikheizelement in der erfindungsgemäß aufgebauten Keramikheizungs-Glühkerze;

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Dimensionsbe ziehungen zugehöriger Abschnitte der Glühkerze, wenn das Metall- Außenzylinderelement in das Befestigungselement eingepresst wird;

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Verschiebung der Längsachse des Keramikheizelements in Bezug auf die Längsachse des Befestigungselements;

Fig. 7A einen Längsschnitt, der den Aufbau eines wesentlichen Abschnittes eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Keramikheizungs-Glühkerze zeigt;

Fig. 7B einen Längsschnitt durch eine konventionelle Keramikheizungs-Glühkerze mit verschobener Längsachse;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Keramikheizungs-Glühkerze mit geändertem vorstehenden Abschnitt;

Fig. 9 einen Längsschnitt durch den Aufbau eines wesentlichen Abschnittes ei nes Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Keramikheizungs- Glühkerze;

Fig. 10 einen Längsschnitt durch den Aufbau eines wesentlichen Abschnittes ei nes weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Keramikhei zungs-Glühkerze, und

Fig. 11 einen Längsschnitt durch den Aufbau eines wesentlichen Abschnittes ei nes weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Keramikhei zungs-Glühkerze.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Glühkerze vom Keramikheizungs-Typ. Eine Glühkerze vom Keramikheizungs-Typ, hier mit der Bezugs ziffer 10 bezeichnet, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 5 kurz be schrieben.

In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 11 ein Keramikheizelement (Keramikheizeinrich tung), das aus einem isolierenden Keramikkörper besteht, der ein darin eingebettetes Heizelement enthält, wie weiter unten beschrieben; die Bezugsziffer 21 bezeichnet ein Metall-Außenzylinderelement, das in die äußere Umfangs-Oberfläche des Keramikheiz elements 11 durch Preßpassung eingesetzt wird und durch ein geeignetes Verbindungs verfahren, beispielsweise durch Hartlöten, damit verbunden wird; und die Bezugsziffer 22 bezeichnet ein Befestigungselement (ein rohrförmiges oder zylindrisches Gehäuse), das ein Ende des Metall-Außenzylinderelements 21 festhält und dazu verwendet wird, die Glühkerze 10 vom Keramikheizungs-Typ auf dem Motorkopf zu befestigen.

Das Metall-Außenzylinderelement 21 wird hergestellt aus einem Metallrohr oder einem zylindrischen Element aus rostfreiem Stahl. Das Befestigungselement 22 ist vollständig geformt wie ein Rohr oder ein zylindrisches Element aus Automatenstahl, Kohlenstoff stahl (unlegiertem Stahl) oder dgl. Ein mit Gewinde versehener Abschnitt 22a ist in der äußeren Oberfläche des hinteren Endes der Befestigungseinrichtung angeordnet. Der mit Gewinde versehene Abschnitt dient als Mittel zum Einschrauben in ein Befesti gungsloch (nicht dargestellt) eines Zylinderkopfes des Motors.

Die Bezugsziffer 24 bezeichnet eine äußere Anschlußklemme, die das hintere Erde der Befestigungseinrichtung 22 so hält, daß eine Isolierbuchse 25 dazwischen eingesetzt werden kann. Eine Anschlußklemme 24a mit der ein Elektrodenausleitungselement 18, das mit dem Keramikheizelement 11 elektrisch verbunden ist, ist an dem inneren Ende der äußeren Anschlußklemme 24 befestigt.

Bei der so gestalteten Glühkerze 10 weist die äußere Umfangsoberfläche des Befesti gungselements 22 einen Gewindeabschnitt 22a auf zum Einschrauben in ein Befesti gungsloch des Zylinderkopfes. Ein Abschnitt des äußeren Umfangsabschnittes des Be festigungselements 22, der herausragt, mit Ausnahme mindestens des weiblichen Ge windeabschnittes 22a, und der ein Blech-Oberflächenabschnitt ist, der bis zur Spitze reicht, wird vorzugsweise einer Hochfrequenzhärtung (Induktionshärtung) als Wärmebe handlung unterzogen.

Wie in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellt, sind ein Heizelement 13 aus einem anorganischen elektrisch leitenden Material oder einem Metallmaterial mit hohem Schmelzpunkt und die Leitungen 14 und 15, die an den ersten Enden mit beiden Enden 13a und 13b des Heiz elements 13 verbunden sind und elektrische Ausleitungen aus der Heizeinrichtung dar stellen, in ein Keramik-Isolierelement 12 eingebettet, das eine äußere Abdeckung des Keramikheizelements 11 bildet.

Bei dieser Ausführungsform werden das Heizelement 13 und die Leitungen (Anschlüsse) 14 und 15 getrennt hergestellt. Erforderlichenfalls können diese als einheitliche Form hergestellt werden.

Die Anschlussklemme 14b der Leitung 14 liegt in einem Abschnitt der äußeren Um fangsoberfläche des Keramikisolier-Elements 12 frei, das dem hinteren Ende derselben näher ist, und ist beispielsweise durch Hartlöten mit dem Metall-Außenzylinderelement 21 elektrisch verbunden. Allgemein wird dieser elektrische Anschlußteil elektrisch auf die negative Polarität eingestellt. Eine elektrisch leitende Schicht (nicht dargestellt) ist vor zugsweise auf der äußeren Umfangsoberfläche angeordnet (entsprechend der Anschlußklemme 14b) des Keramikisolier-Elements 12. Wenn diese vorgesehen ist, wird der freiliegende Abschnitt der Anschlußklemme 14b mit dem Metall- Außenzylinderelement 21 elektrisch verbunden.

Eine Anschlußklemme 15b der Leitung 15 ist elektrisch verbunden mit dem Elektroden ausleitungselement 18 in einem zylindrischen geformten oder gesinteren Keramikele ment 17 (hier als zylindrisch geformtes Keramikelement 17 bezeichnet) in einer Position, die etwas nach innen ab dem hinteren Ende des Keramikisolier-Elements 12 angeordnet ist. Im allgemeinen ist dieser elektrische Verbindungsteil elektrisch auf die positive Pola rität eingestellt. Das Elektrodenausleitungselement 18 erstreckt sich nach hinten aus dem hinteren Ende des Keramikisolier-Elements 12 heraus.

Das zylindrisch geformte Keramikelement 17 kann einen kreisförmigen oder rechtecki gen Querschnitt haben. Die Anschlußklemme 15b der Leitung 15 wird in ein Längsloch 17a des zylindrisch geformten Keramikelements eingesetzt und in diesem Zustand einer Warmpressung unterworfen. Die Anschlußklemme 18a des Elektrodenausleitungsele ments 18 wird in die Öffnung des zylindrisch geformten Keramikelements 17 eingesetzt, die nach einer Seite geöffnet ist, und diese werden beispielsweise durch Hartlöten zu einem einheitlichen Stück miteinander verbunden.

Bei dieser Ausführungsform ist der Elektrodenausleitungs-Abschnitt des hinteren Endes des Keramikheizelements 11 so gestaltet wie in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellt. In dem Keramikheizelement 11 steht das Anschlußende der Leitung 15 in elektrischer Verbin dung mit dem Elektrodenausleitungselement 18 in einer Position, die etwas nach innen an dem hinteren Ende des hinteren Endabschnittes des Keramikisolier-Elements 12 an geordnet ist. In diesem Fall wird die elektrische Verbindung in einer Position hergestellt, die getrennt ist von dem hinteren Ende des Keramikisolier-Elements 12 um eine Strecke, die mindestens 5 mal (beispielsweise 5 bis 12 mal) so lang ist wie der Durchmesser (beispielsweise 3,5 mm) des Keramikisolier-Elements 12, so daß es durch die Wärme aus dem Heizelement 13 wenig beeinflußt wird.

Ein Verfahren zur Herstellung des Keramikheizelements 11, das den Elektrodenauslei tungs-Abschnitt aufweist, wird nachstehend beschrieben. Das Heizelement 13 und die Leitungen 14 und 15 sind in einen Keramik-Formkörper eingebettet, der dazu dient, das Keramikisolier-Element 12 zu bilden. Das Einbettungs-Verfahren kann ein konventionel les Verfahren sein, beispielsweise ein Spritzverfahren, ein uniaxiales Preßverfahren, ein Einspritzformverfahren, ein Schlickergießverfahren oder ein Gelgießverfahren. Unter diesen Verfahren ist das uniaxiale Preßverfahren am besten geeignet in bezug auf Pro duktions-Ausbeute, Formbarkeit, Automatisierung und dgl.

Im einzelnen wird das Kornpulver, dessen Menge die Hälfte derjenigen für das Keramiki solier-Element 12 ist, in eine Form eingefüllt; Fäden beispielsweise aus Wolfram (W) werden auf das Kornpulver gelegt; eine Anschlußklemme 15b einer Leitung 15, die sich bis zum hinteren Ende eines Keramikheizelements erstreckt, wird teilweise durch ein zylindrisch geformtes Keramikelement (oder ein zylindrisches gesintertes Keramikele ment) 17 hindurchgeführt; und die restliche Hälfte des Kornpulvers wird auf das Ganze aufgebracht und geformt.

In diesem Fall läßt man das andere Ende des Langloches 17a des zylindrisch geformten Keramikelements 17 an dem hintersten Ende nicht freiliegen, so daß die Leitung 15 nicht oxidiert wird. Nach Beendigung eines Warmpressvorganges, wie weiter unten beschrieben, wird das hintere Ende des Keramikisolier-Elements 12 abgeschnitten und eine Öff nung des Langloches 17a freigelegt.

Das so geformte Produkt, das zu dem Keramikisolier-Element 12 wird, wird herausge nommen und in einer Warmpresse gesintert.

Danach wird das Keramikisolier-Element 12 mit dem darin eingebetteten Heizelement 13 zu einem zylindrischen Element geformt, das ein Ende aufweist, das durch Schleifen kugelförmig ausgebildet wird. Da das zylindrisch geformte Keramikelement 17 in das hintere Ende desselben eingebettet wird, wird das Langloch 17a geöffnet. Wenn die Öff nung des Langloches 17a des zylindrisch geformten Keramikelements 17 an dem hinte ren Ende nicht freiliegt, so daß die Leitung 15 nicht oxidiert wird, wird das hinterste Ende des Keramikisolier-Elements 12 abgeschnitten, um das Langloch 17a freizulegen.

Ein Elektrodenausleitungselement 18, das aus einem Ni-Draht, einem mit Ni plattierten Fe-Draht, einem rostfreien Stahldraht oder dgl. hergestellt ist, das eine ausgezeichnete Antioxidationsbeständigkeit aufweist, wird in das Langloch 17a des zylindrisch geformten Keramikelements 17 eingeführt, das an dem hinteren Ende des Keramikisolier-Elements 12 freiliegt. Es wird mit einer Leitung 15 aus Wolfram (W) in Kontakt gebracht, die sich in das Langloch und entlang desselben erstreckt und diese werden durch ein geeignetes Verbindungsverfahren, beispielsweise durch Silber-Hartlöten, elektrisch miteinander ver bunden.

Unter einem Keramikmaterial zur Herstellung des Keramikisolier-Elements 12, bei dem es sich um das Keramikheizelement handelt, ist hier jede Art von anorganischem Materi al zu verstehen. Diese Materialien können sein Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Cordie rit, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid und einige Kombinationen davon. Unter diesen Materia lien sind für die Verwendung insbesondere erwünscht Siliciumnitrid und Siliciumcarbid, da diese Materialien über eine Flüssigphase gesintert werden und eine ausgezeichnete Hochtemperatur-Festigkeit und Schlagfestigkeit aufweisen.

Das zylindrisch geformte Keramikelement (Sinterelement) 17 kann aus dem gleichen Material wie das Keramikisolier-Element 12 oder einem anorganischen elektrisch leiten den Material oder einem anorganischen Material, das ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt enthält, hergestellt sein. Unter einem anorganischen elektrisch leitenden Material ist hier ein elektrisch leitendes anorganisches Material zu verstehen, das min destens ein Nitrid, Silicid, Carbid und Borid eines Elements der Gruppen 4a, 5a und 6a des Periodischen Systems der Elemente enthält. Das ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt enthaltende anorganische Material kann ein Material mit einem Schmelz punkt von 2000°C oder höher sein, wobei ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt bei spielsweise W (Wolfram), Mo (Molybdän), Hf (Hafnium) und Re (Rhenium) ist.

Wenn das zylindrisch geformte Keramikelement 17 wie vorstehend beschrieben aus dem anorganischen elektrisch leitenden Material oder aus dem anorganischen Material, das ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt enthält, hergestellt ist, sind die elektrische Verbindung der Leitung 15 und das Elektrodenausleitungselement 18 zuverlässig.

Das Heizelement 13 und die Leitungen 15 sind aus dem anorganischen elektrisch leiten den Material oder einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie vorstehend angege ben, hergestellt. Dieses anorganische elektrisch leitende Material ist das gleiche wie das obengenannte und das Material mit dem hohen Schmelzpunkt ist das obengenannte oder eine Legierung davon.

Das auf diese Weise gestaltete Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Glühkerze 10 ist dadurch gekennzeichnet, daß, wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, das Keramikheiz element 11, während es in bezug auf das Metall-Außenzylinderelement 21 verlängert ist, an der Spitze der Glühkerze 10, d. h. an dem Ende derselben, das einer Verbrennungs kammer des Motors (nicht dargestellt) gegenüberliegt, gehalten wird. Das hintere Ende 11a des Keramikheizelements, d. h. das Ende desselben, das dem Spitzenabschnitt 11b gegenüberliegt und sich näher bei dem Befestigungselement 22 befindet, ist gegenüber dem Befestigungselement 22 in der Nähe des vorderen Endes desselben innerhalb des Metall-Außenzylinderelements 21 angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform wird das Keramikheizelement 11 in die Spitze des Metall- Außenzylinderelements 21 eingeführt und der eingeführte Abschnitt desselben wird bei spielsweise durch Silber-Hartlöten hermetisch befestigt. Das hintere Ende des Keramik heizelements 11 wird so angeordnet und befestigt, daß das Keramikheizelement 11 nicht an dem verbindenden Abschnitt des Metall-Außenzylinderelements 21 mit dem Befesti gungselement 22 innerhalb des Metall-Außenzylinderelements 21 angeordnet ist.

Das Metall-Außenzylinderelement 21 wird in der Weise hermetisch befestigt, daß es un ter Druck in das Befestigungsloch 22b des Befestigungselements 22 an der Spitze des selben eingesetzt wird. Bei diesem Aufbau wird der hintere Endabschnitt des Metall- Außenzylinderelements 21, welches das Keramikheizelement nicht festhält, in das Be festigungsloch 22b des Befestigungselements 22 eingesetzt. Daher wirkt keine übermä ßige Spannung (Druck) auf das Keramikheizelement 11 ein zum Zeitpunkt der Einfüh rung des Metall-Außenzylinders unter Druck.

Bei diesem Aufbau ist deshalb das Problem der konventionellen Glühkerze, d. h. des Zerbrechens des Keramikheizelements 11, gelöst. Außerdem kann die Länge des über stehenden Abschnitts des Keramikheizelements 11 ab der Spitze des Befestigungsele ments 22 vergrößert werden.

Da das Metall-Außenzylinderelement 21, das ein solches Keramikheizelement 11 fest hält, unter Druck in das Befestigungselement 22 eingeführt und damit verbunden wird, wird verhindert, daß die Wärme, die bei dem Hartlötverfahren entsteht, den Verbin dungsabschnitt durch das Hartlöten zwischen dem Keramikheizelement 11 und dem Metall-Außenzylinderelement 21 in nachteiliger Weise beeinflußt, obgleich dieses Prob lem bei der konventionellen Glühkerze wesentlich ist.

Bei diesem Aufbau kann die Länge des Keramikheizelements 11 verkleinert werden. Daher kann der Aufbau der Forderung genügen, daß dann, wenn die Glühkerze 10 ver längert wird, die Länge des Metall-Außenzylinderelements 21 vergrößert werden muß. Mit diesem Merkmal können Glühkerzen unterschiedlicher Strukturen und Typen leicht in der Weise hergestellt werden, daß die Länge des Keramikheizelements 11 sicher fixiert wird, d. h. diese Elemente werden als gemeinsame Teile verwendet und das Metall- Außenzylinderelement 21 und das Befestigungselement 22 werden je nach den Anforde rungen an die herzustellende Glühkerze selektiv geändert.

Das Elektrodenausleitungselement 18 wird auch aus dem hintersten Ende 11a des Ke ramikheizelements 11 ausgeleitet. Dieses Merkmal kann den Durchmesser des Befestigungselements 22 und des Metall-Außenzylinderelements 21 und damit den Durchmes ser der Glühkerze selbst verkleinern.

Wenn das Befestigungselement 22, welches das Keramikheizelement 11 festhält, in das Befestigungsloch 22b des Befestigungselements 22 unter Druck eingesetzt wird, dient das Metall-Außenzylinderelement 21 selbst als Führung in der vorstehend beschriebe nen Struktur. Daher ist eine Kontrolle der Preßsitz-Kraft leicht. Außerdem ist es im Falle der Einführung unter Druck (Preßpassung) leicht, die Konzentrizität dieser Elemente zu gewährleisten, so daß die Konzentrizität der Elemente nach dem Einführen unter Druck verbessert wird. Wenn die Konzentrizität dieser Elemente aus irgendeinem Grunde ver loren geht, ist es verhältnismäßig leicht, die Konzentrizität der Elemente wieder herzu stellen.

Bei der vorstehend beschriebenen Struktur ist es erforderlich, daß die Herausziehkraft als Festhaltekraft zum Befestigen des Metall-Außenzylinderelements 21 an dem Befesti gungselement 22 durch Einsetzen des ersteren in letzteres übereinstimmt mit der Kon zentrizität des Keramikheizelements 11 zu dem Befestigungselement 22. Außerdem ist es erforderlich, die Hermetizität (hermetische Abdichtung) zwischen der inneren Um fangsoberfläche des Befestigungselements 22 und der äußeren Umfangsoberfläche des Metall-Außenzylinderelements 21 sicherzustellen.

Es wurden eine Messung der Herausziehkraft und der Konzentrizität sowie ein Hermeti zitätstest durchgeführt unter Variieren der Preßsitzlänge und der Überlappungslänge. Für die Teststücke wurde der Innendurchmesser des Befestigungselements 22 auf 4,5 mm festgelegt und es wurden 5 Metall-Außenzylinderelemente 21 verwendet, deren Au ßendurchmesser innerhalb eines Bereiches von 0,02 bis 0,1 mm verschieden waren. Es wurden 8 verschiedene Preßsitzlängen innerhalb eines Bereiches von 5 bis 40 mm ver wendet. Diese wurden miteinander kombiniert und getestet. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Beziehung zwischen der Preßsitz-Produktqualität und den Parametern

Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich, beeinflußt die Änderung des Übermaßes von 0,02 bis 0,1 mm geringfügig die Herausziehkraft und letztere wird im wesentlichen nur durch die Preßsitzlänge bestimmt.

Die Teststücke, deren Preßsitzlängen innerhalb eines Bereiches von 7,5 bis 30 mm ver schieden sind und deren Überlappungslängen innerhalb eines Bereiches von 0,02 bis 0,1 mm verschieden sind, waren alle gut in den Tests in bezug auf die Herausziehkraft, die Konzentrizität und die Hermetizität. Die Teststücke, deren Preßsitzlänge 5 mm be trug, waren alle nicht gut in den Tests in bezug auf die Herausziehkraft und die Kon zentrizität und einige von ihnen waren nicht gut in dem Hermetizitätstest. Die Teststücke, deren Preßsitzlänge 40 mm betrug, bestanden alle Tests in bezug auf die Herauszieh kraft und die Hermetizität, sie versagten jedoch bei dem Konzentrizitätstest. Bei den Teststücken, deren Preßsitzlänge 40 mm betrug, litten die Metall-Außenzylinderelemente an einer Krümmungsverformung.

Der Außendurchmesser des Keramikheizelements 11 der Glühkerze 10 vom Keramik heizungstyp beträgt etwa 3,5 mm ϕ und der Außendurchmesser des Metall- Außenzylinderelements 21 beträgt etwa 4,5 mm ϕ. Deshalb bestand die Glühkerze 10 die Tests in bezug auf die Herausziehkraft, die Konzentrizität und die Hermetizität und sie war frei von einem Verziehen (Verformen). Um eine geeignete Preßsitzkraft aufrecht zuerhalten, ist es erwünscht, daß die Preßsitzlänge so gewählt wird, daß sie 7,5 bis 30 mm beträgt.

Die Beziehungen zwischen den Dimensionen der einander zugeordneten Abschnitte in der Glühkerze und das Verfahren zur Messung einer Elementverschiebung (Verlust der Element-Konzentrizität), wenn der Preßpassungsarbeitsgang durchgeführt wird, sind in den Fig. 5 und 6 in Verbindung mit der Tabelle 1 dargestellt.

Wie gezeigt, wird das Keramikheizelement 11 an der Spitze (dem unteren Ende in der Fig. 5) des Metall-Außenzylinderelements 21 gehalten. Das Keramikheizelement 11 und das Metall-Außenzylinderelement 21 werden durch Anwendung eines geeigneten Ver bindungsverfahrens, beispielsweise durch Hartlöten, miteinander verbunden. In diesem Zustand wird das Metall-Außenzylinderelement 21 in das Halterungsloch eingesetzt, das in einer Preßsitz-Einspanneinrichtung 30 vorgesehen ist, so dass es aufrecht steht. Der obere Abschnitt des Metall-Außenzylinderelements 21 wird in das Befestigungsloch 22b des Befestigungselements 22 eingepaßt. Dazu wird Druck auf das Befestigungselement 22 ausgeübt, so daß das Metall-Außenzylinderelement 21 in das Befestigungselement 22 eingepreßt wird, wodurch beide Elemente fest miteinander verbunden werden.

In Fig. 5 bezeichnet A den Innendurchmesser des Befestigungselementes 11 und B den Außendurchmesser des Metall-Außenzylinderelementes 21. Das Übermaß des in Fig. 5 gezeigten Pressverbandes ist durch B-A angegeben.

Wie in Fig. 6 dargestellt, ist die durch Pressverbindung hergestellte Glühkerze 10 auf einer Meß-Einspanneinrichtung 31 angeordnet. Die Position des Keramikheizelements 11 an einer Stelle, die um den Abstand "I" (beispielsweise 50 mm) von der Spitze des Befestigungselements 22 entfernt ist, wird mittels eines Instruments 32 gemessen. Wenn die Messung durchgeführt wird, während die Glühkerze 10 sich dreht, kann die Zentrum- Verschiebung der Elemente bestimmt werden.

In dem in Fig. 1 erläuterten Fall wird das Metall-Außenzylinderelement 21 einfach durch Preßpassung in den Gewindeabschnitt 22a des Befestigungselements 22 eingesetzt mit einem vorher festgelegten Übermaß. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt.

Bei einer Abänderung, wie sie in Fig. 2A dargestellt ist, wird ein Führungsloch 41 mit großem Durchmesser an einem Abschnitt des Befestigungsloches 22b des Befesti gungselements 22 gebildet, das näher bei dem Preßsitzende desselben angeordnet ist. Bei einer anderen Abänderung, wie sie in Fig. 2B dargestellt ist, wird ein Führungsab schnitt 42 mit kleinem Durchmesser in einem Abschnitt des Metall-Außenzylinderele ments 21 gebildet, der näher bei dem Preßsitzende desselben angeordnet ist. Bei jeder dieser Abänderungen wird dann, wenn das Metall-Außenzylinderelement 21 durch Preß sitz in das Befestigungsloch 22b des Befestigungselements 22 eingesetzt wird, das Me tall-Außenzylinderelement 21 durch das Führungsloch 41 mit großem Durchmesser oder durch den Führungsabschnitt 42 mit kleinem Durchmesser geführt. Deshalb ist das Ein setzen unter Druck leicht und die erforderliche Konzentrizität dieser Elemente ist leicht gewährleistet.

Bei dieser Ausführungsform, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, wird die Leitung 15 mit dem Elektrodenausleitungselement 18 an dem Elektrodenausleitungsabschnitt elektrisch verbunden, der an dem hinteren Ende des Keramikheizelements 11 und in nerhalb des Keramikheizelements 11 angeordnet ist, wie in den Fig. 1, 3 und 4 darge stellt. Außerdem wird ein Ende des Elektrodenausleitungselements 18 aus der hinteren Stirnfläche des Keramikheizelements 11 herausgeführt. Das hintere Ende 11a des Ke ramikheizelements 11 ist dabei innerhalb des Metall-Außenzylinderelements 21 ange ordnet, wie vorstehend beschrieben.

Da das Elektrodenausleitungselement am hinteren Ende des Keramikheizelements 11 herausgeführt wird, kann das Keramikheizelement 11 in die Spitze der Metall-Außen zylinderelements 21 eingesetzt und von dieser gehalten werden. Das Keramikheizele ment 11 kann dann mit einer Länge hergestellt werden, die erforderlich ist, um das Ke ramikheizelement 11 nur an der Spitze des Metall-Außenzylinderelements 21 zu befesti gen, während bei der konventionellen Glühkerze das Keramikheizelement 11 durch Ein führen desselben durch das Metall-Außenzylinderelement gehalten wird. Aus diesem Grund kann der vorstehende Abschnitt des Heizelements 11 ab der Spitze des Befestigungselements 22 verlängert werden und die Länge des Keramikheizelements 11 kann die Länge des generellen Keramikheizelements haben. Diesbezüglich ist bei der Ver wendung eine gute Vielseitigkeit gewährleistet.

Wenn ein solcher Aufbau verwendet wird, kann das Keramikheizelement 11 nur an der Spitze des Metall-Außenzylinderelements 21 angeordnet sein und gehalten werden. Dementsprechend kann das Keramikheizelement 11 eine geringe Länge haben und all gemein für die vorstehenden Abschnitte unterschiedlicher Länge des Heizabschnittes ab der Befestigungseinrichtung 22 verwendet werden. Der Abschnitt des Metall-Außenzylin derelements 21, der das Keramikheizelement 11 des Metall-Außenzylinderelements 21 nicht hält, kann durch Preßsitz an dem Metall-Außenzylinderelement 21 fixiert werden. Deshalb besteht keine Gefahr, daß das Keramikheizelement 11 zerbricht. Ferner sei darauf hingewiesen, daß das Metall-Außenzylinderelement 21 mit dem Befestigungs element 22 verbunden werden kann, während es von diesem festgehalten wird. Die Konzentrizität dieser Elemente ist daher gewährleistet. In der Glühkerze 10 vom Kera mikheizungs-Typ ist daher das Verbinden der Elemente durch einen Preßverband reali siert.

Die Konzentrizität der Elemente, die für die vorliegende Erfindung wesentlich ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 7A und 7B beschrieben.

Die Fig. 7A zeigt eine Ausführungsform der Erfindung und die Fig. 7B zeigt eine konven tionelle Struktur in bezug auf die Konzentrizität. In den Figuren bezeichnet die Bezugs ziffer 51 einen Hartverlötungsteil, in dem das Keramikheizelement 11 durch Hartverlöten mit dem Metall-Außenzylinderelement 21 verbunden ist, und die Bezugsziffer 52 be zeichnet einen Abschnitt des Metall-Außenzylinderelements 21, der mit dem Befesti gungselement 22 verbunden ist.

Wie in Fig. 7b gezeigt, besteht eine Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Metall-Außenzylinderelements 21 und dem Innendurchmesser des Befestigungsele ments 22. Das heißt, zwischen diesen Elementen ist ein Zwischenraum vorhanden, der der Differenz entspricht. Aufgrund dieses Zwischenraums kann daher das Metall- Außenzylinderelement 21 zu der axialen Richtung des Befestigungselements 22 hin geneigt sein. Es ist daher unmöglich, die erforderliche Konzentrizität dieser Elemente zu gewährleisten.

Die in Fig. 7A dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform ist frei von dem Problem, das sich aus dem Zwischenraum ergibt, da das Metall-Außenzylinderelement 21 unter Druck in dem Befestigungselement 22 sitzt. Es wird damit vermieden, daß das Metall- Außenzylinderelement 21 zu der axialen Richtung des Befestigungselements 22 hin ge neigt ist. Die Konzentrizität dieser Elemente ist daher diesbezüglich verbessert gegen über der konventionellen Struktur.

Wie aus den Fig. 7A und 8 ersichtlich, kann in der erfindungsgemäßen Glühkerze die Länge des vorstehenden Abschnitts des Keramikheizelements 11 ab der Spitze des Be festigungselements 22 eingestellt werden durch geeignete Wahl der Verbindungsposition des Keramikheizelements 11 mit dem Metall-Außenzylinderelement 21 und der Preßsitz- Länge und der Preßsitz-Position, wenn das Metall-Außenzylinderelement 21 in das Be festigungselement 22 eingepaßt ist. Wenn eine solche Struktur angewendet wird, kann der vorstehende Abschnitt des Keramikheizelements je nach Wunsch gewählt werden für eine festgelegte Länge des Keramikheizelements 11. Das Keramikheizelement 11 kann daher eine geringe Länge haben und es kann allgemein für Glühkerzen 10 unter schiedlicher Strukturen und Typen verwendet werden.

Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist ein Keramikheizelement 11 in das Metall-Außenzylinderelement 21 eingesetzt und durch geeignetes Hartlöten, beispielsweise durch Silber- oder Kupfer-Hartlöten, an letzterem befestigt. Das Metall-Außenzylinderelement 21 sitzt fest in dem Befestigungselement 22 und ist an dem letzteren luftdicht befestigt. Bei dieser Ausführungsform sitzt ersteres im Preßsitz in letzterem, bis das Keramikheizelement 11 innerhalb des Metall- Außenzylinderelements 21 in dem Preßsitz-Abschnitt positioniert ist.

Bei diesem Preßsitz wird das Metall-Außenzylinderelement 21 verformt, um die innere Umfangsoberfläche des Metall-Außenzylinderelements 21 in engen Kontakt zu bringen mit der äußeren Umfangsoberfläche des Keramikheizelements 11. Als Folge davon ist eine Hermetizität (hermetische Abdichtung) zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Metall-Außenzylinderelements 21 und der äußeren Umfangsberfläche des Keramikheizelements 11 gewährleistet. Die Hermetizität ist auch gewährleistet zwischen der äu ßeren Umfangsoberfläche des Metall-Außenzylinderelements 21 und der innere Um fangsoberfläche des Befestigungselements 22.

Der innere Umfangsrand der Öffnung der Spitze des Befestigungsloches 22b des Befes tigungselements 22, der äußere Umfangsrand des Endes des Preßsitz-Abschnittes (hinteres Ende) des Metall-Außenzylinderelements 21 und der äußere Umfangsrand des hinteren Endes des Keramikheizelements 11 sind konisch, so daß sie konische Oberflä chen 61, 62 und 63 haben. Wenn dies der Fall ist, wird dann, wenn das Metall- Außenzylinderelement 21, in dem das Keramikheizelement 11 angeordnet ist, unter Druck in das Befestigungsloch 22b des Befestigungselements 22 eingeführt wird, das Metall-Außenzylinderelement 21 geringfügig verformt und daher wirken keine übermäßig hohen Kräfte auf das Keramikheizelement 11 ein.

Ferner wird vermieden, daß das Keramikheizelement 11 zerbricht. Wie vorstehend be schrieben, ist die Hermetizität an den jeweiligen Abschnitten durch den Preßsitz ge währleistet. Daher ist beim Hartföten des Metall-Außenzylinderelements 21 an das Ke ramikheizelement 11 keine Hermetizität erforderlich. Das Hartlöten wird dadurch erlei chert.

Die Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist ein Keramikheizelement 11 in ein Metall-Außenzylinderelement 21 eingesetzt und an letzterem durch Anwendung eines geeigneten Befestigungsverfah rens, beispielsweise durch Silber-Hartlöten, zuverlässig fixiert. Ein zylindrisches Element 70, das gegen Wärme und leichtes Verbiegen beständig ist, ist so angeordnet, daß es an die hintere Stirnfläche des Keramikheizelements 11 angrenzt.

Das Metall-Außenzylinderelement 21 wird unter Druck in das Befestigungselement ein geführt, bis es eine Preßsitz-Position des zylindrischen Elements 70 erreicht hat. Die Öffnung des Befestigungsloches 22b des Befestigungselements 22 und das äußere Umfangsende des zylindrischen Elements 70 sind konisch, so daß sie konische Oberflä chen 61 und 71 aufweisen.

Auch bei dieser Ausführungsform wirken keine übermäßig hohen Kräfte auf das Kera mikheizelement 11 ein und die erforderliche Hermetizität ist in den jeweiligen Abschnit ten gewährleistet wie bei er vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Bei einer der artigen Glühkerze 10 wird ein Bruch des Keramikheizelements 11 verhindert.

Bei dieser Ausführungsform wird das Metall-Außenzylinderelement 21 verformt, wenn es unter Druck in das Befestigungselement 22 eingeführt wird, so daß die äußere Um fangsoberfläche des Metall-Außenzylinderelements 21 in engen Kontakt gebracht wird mit der äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Elements 70. Daher ist die Her metizität dazwischen gewährleistet und die Hermetizität ist auch gewährleistet zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Metall-Außenzylinderelements 21 und der inneren Umfangsoberfläche des Befestigungselements 22.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Metall-Außenzy linderelement 21 durch Preßsitz mit dem Befestigungselement 22 verbunden. Alternativ wird das Metall-Außenzylinderelement 21 in das Befestigungsloch 22b des Befesti gungselements 22 eingeführt und der Einsatzteil des Befestigungselements 22 in dem Metall-Außenzylinderelement 21 wird einem Metallverformungs-Verfahren, beispielswei se einem Verstemmen, unterworfen, wodurch das Metall-Außenzylinderelement 21 an dem Befestigungselement 22 zuverlässig fixiert wird und die Hermetizität zwischen dem Metall-Außenzylinderelement 21 und dem Befestigungselement 22 sichergestellt ist. Der Preßsitz und das Metallverformungs-Verfahren können miteinander kombiniert werden, um das Metall-Außenzylinderelement 21 an dem Befestigungselement 22 zuverlässig zu fixieren und die Hermetizität in den jeweiligen Abschnitten zu gewährleisten.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Aus führungsform wird ein Preßsitz-Element 72 in ein Metall-Außenzylinderelement 21 ein geführt, bis es eine vorgegebene Position darin erreicht hat. Dann wird ein Keramikheiz element 11 in das Metall-Außenzylinderelement 21 eingeführt, um die konische Oberflä che 72b des hinteren Endes des Keramikheizelements 11 mit der konischen Oberfläche 72a des Preßsitzelementes 72 mit einer vorgegebenen Kraft in Kontakt zu bringen (der Konuswinkel derselben ist gleich demjenigen der zuerst genannten konischen Oberflä che). Gleichzeitig wird das Metall-Außenzylinderelement 21 mit dem Keramikheizele ment 11 verlötet.

Danach wird das Metall-Außenzylinderelement 21 unter Druck in das Befestigungsele ment 22 eingeführt. Durch den Preßsitz wird das Metall-Außenzylinderelement 21 zu verlässig an dem Befestigungselement 22 fixiert, während gleichzeitig eine Hermetizität erzielt wird zwischen dem Metall-Außenzylinderelement 21 und dem Befestigungsele ment 22. Die Hermetizität wird aufrechterhalten und die Elemente werden durch eine Preßsitz-Oberfläche zwischen dem Preßsitz-Element 72 und dem äußeren zylindrischen Element 21 und der konischen Oberfläche 72b des Preßsitz-Elements 72 und dem Ke ramikheizelement 11 gehalten.

Auch bei dieser Ausführungsform kann wie in dem vorstehenden Fall der Preßsitz er setzt werden durch ein Metallverformungs-Verfahren, beispielsweise ein Verstemmen, um das Metall-Außenzylinderelement 21 und das Befestigungselement 22 aneinander zu befestigen und eine hermetische Abdichtung dazwischen zu erzielen. Zu dem gleichen Zweck kann stattdessen auch eine Kombination von Preßsitz- und Metallverformungs- Verfahren angewendet werden.

Bei einem solchen Aufbau ist die Funktion, eine Hermetizität zu gewährleisten, für den Verbindungsabschnitt zwischen dem Keramikheizelement 11 und dem Metall- Außenzylinderelement 21 nicht erforderlich, die erzielt wird durch ein geeignetes Verbin dungsverfahren, beispielsweise ein Verlöten. Deshalb kann ein Kupferverlöten, ein Ti- Verlöten oder dgl., deren Anwendung bei dem konventionellen Verfahren schwierig ist, zum Verbinden derselben angewendet werden. Es können daher verschiedene Verbin dungsverfahren, die eine mechanische Verbindung unter Hochtemperatur-Bedingungen ergeben, angewendet werden. Außerdem kann ein Verbindungsverfahren, wie z. B. eine Schrumpfpassung, angewendet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vor stehend beschriebenen Konstruktionen und Strukturen beschränkt, sondern Form und Aufbau der jeweiligen Teile und Abschnitte können im Rahmen der vorliegenden Erfin dung vielfältig modifiziert und geändert werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform haben das Keramikheizelement, das Metall-Außenzylinderelement 21, das Befestigungsloch 22b des Befestigungsele ments 22 einen kreisförmigen Querschnitt. Erforderlichenfalls kann der Querschnitt jedes dieser Elemente elliptisch oder rechteckig sein.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird eine Preßpassung ange wendet zum Verbinden des Metall-Außenzylinderelements 21, welches das Keramik heizelement 11 darin festhält, mit dem Befestigungselement 22. Die Preßpassung (der Preßsitz) kann jedoch ersetzt werden durch ein Metallverformungs-Verfahren, beispiels weise ein Verstemmen, oder eine Kombination von Preßpassung und Metallverfor mungs-Verfahren.

Die konisch zulaufenden Oberflächen sind an geeigneten Stellen des Keramikheizele ments 11, des Metall-Außenzylinderelements 21 und des Befestigungselements 22 bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen. Die Multi-Randab schnitte dieser Elemente können abgeschrägt sein, wie R oder C.

Beispiele

Um die vorteilhaften Wirkungsweisen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen zu bestätigen, wurden Versuche hinsichtlich der Preßpassung durchgeführt zusätzlich zu den Tests, deren Ergebnisse in der Tabelle 1 angegeben sind. Die Ergebnisse dieser zusätzlichen Versuche werden nachstehend beschrieben.

Bestätigungsversuch 1

90 Gew.-% Si₃N₄, 5 Gew.-% Al₂O₃ und 5 Gew.-% Y₂O₃ wurden in Ethanol miteinander gemischt, so daß 40 Gew.-% Feststoff-Bestandteile erhalten wurden. Der resultierenden Mischung wurde Bindemittel zugegeben. In diesem Zustand wurde sie in einer Schale aus Siliciumnitrid und einem Behälter aus Siliciumnitrid 24 h lang gemischt bzw. gepul vert und durch einen Sprühtrockner getrocknet. Als Folge davon erhielt man ein Kornpul ver mit einer Teilchengrößen von etwa 100 µm.

Ein Heizelement 13 wurde in dem Kornpulver angeordnet und mittels einer Warmpresse geformt. Nach dem Entfetten wurde es 1 h lang in der Warmpresse von 1800°C gehal ten, um gesintert zu werden, und es wurde durch Schleifen mit einer zylindrischen Form bearbeitet, wobei man ein Keramikheizelement 11 mit einem Durchmesser von 3,5 mm ϕ und einer Länge von 40 mm erhielt.

Das Keramikheizelement 11 war teilweise Ni-plattiert und mit einem Metall- Außenzylinderelement 21 (mit einem Außendurchmesser von 4,5 mm) zu einer einheitli chen Form oder zu einer Keramikheizanordnung verlötet.

Die Keramikheizanordnung wurde unter Druck in ein Befestigungselement 22 mit einem Innendurchmesser von 4,47 mm ϕ unter der Bedingung eingeführt, daß die Preßsitzlän ge 15 mm betrug, wodurch diese Elemente miteinander gekoppelt wurden.

Die so hergestellte Glühkerze vom Keramikheizungs-Typ wurde einem Hermetizitätstest unterworfen. In dem Test wurde die Glühkerze unter einem Druck von 6 kg/cm² in Was ser eingeführt und es wurden keine Blasen festgestellt. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Preßsitz-Kraft 1,3 kN (130 kgf) und die Herausziehkraft (die Kraft, die erforderlich war, um das Keramikheizelement 11 in einer Richtung entgegengesetzt zur Preßpassungs richtung) herauszuziehen, betrug 1,34 kN (134 kgf). Die Konzentrizität betrug zu diesem Zeitpunkt 0,02.

Zum Vergleich wurden diese Elemente durch Hartlöten wie bei dem konventionellen Verbindungsverfahren miteinander verbunden. In diesem Fall betrug die Herauszieh- Kraft 1,4 kN (140 kgf) und die Konzentrizität betrug 0,15. Es wurde bestätigt, daß diese Zahlen größer waren als die entsprechenden Zahlen des Preßsitz-Verfahrens.

Bestätigungsversuch 2

Das Befestigungsloch 22b des Befestigungselements 22 wurde bearbeitet, so daß es stufenförmig war, um eine Führungsfunktion bei der Preßpassung auszuüben. Mit dieser Struktur wurde die Konzentrizität zum Zeitpunkt der Preßpassung weiter verbessert. Es wurde bestätigt, daß für eine Preßsitzlänge, die gleich derjenigen in dem Test 1 war, die Konzentrizität von 0,02 auf 0,01 verbessert wurde.

Wenn eine solche Struktur angewendet wird, haftet eine geringere Menge Zink an dem Preßsitzabschnitt des Befestigungsloches 22b des Befestigungselements 22 beim Elekt rogalvanisieren des Befestigungselements 22. Als Folge davon wird die Verarbeitbarkeit zu einem qualitativ hochwertigen Preßsitz-Produkt verbessert.

Bestätigungsversuch 3

Um die vorteilhafte Wirkungsweise zu bestätigen, die durch die erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden, wurden vergleichende Preßsitz-Versuche durchge führt, indem die erfindungsgemäße Struktur und die konventionelle Struktur, die beide die gleichen Dimensionen hatte, untersucht wurden.

In den Versuchen betrug der Außendurchmesser des Metall-Außenzylinderelements 21 4,5 mm ϕ und der Innendurchmesser des Befestigungselements 22 betrug 4,47 mm ϕ und die Preßsitzlänge betrug 15 mm.

In den Versuchsergebnissen betrug die Preßsitzkraft bei der erfindungsgemäßen Struk tur 1,35 kN (135 kgf) und bei der konventionellen Struktur 1,5 kN (150 kgf) und es lag, wie daraus ersichtlich, nur ein geringer Unterschied zwischen beiden Zahlenwerten vor. Die Herausziehkraft der erstgenannten Struktur betrug 1,41 kN (141 kgf) und diejenige der zuletzt genannten Struktur betrug 1,53 kN (153 kgf).

Sowohl bei einem Hermetizitätstest als auch bei Röntgentransmissions-Untersuchungen wurden keine Probleme festgestellt. Bei einer Untersuchung durch Aufschneiden wurde festgestellt, daß das Keramikheizelement 1 im Falle der konventionellen Struktur zerbro chen war.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich, ergibt eine erfindungsgemäße Glühkerze vom Keramikheizungs-Typ die folgenden vorteilhaften Effekte: ein Keramik heizelement wird nur in einen Teil eines Metall-Außenzylinderelements eingesetzt. Daher ist es bei einer Gestaltung mit einer Verlängerung der Spitze der Glühkerze möglich, ein kurzes Keramikheizelement zu verwenden. Dies führt zu einer Kostenverminderung der Glühkerze. Wenn ein kurzes Keramikheizelement verwendet und in Glühkerzen unter schiedlicher Länge eingesetzt wird, kann der Konstrukteur die Länge des Keramikheiz elements festlegen und nur die Länge des Außenzylinderelements wird geändert, was wirtschaftlich ist.

Das Metall-Außenzylinderelement wird unter Druck in das Befestigungselement einge setzt, wodurch ersteres an letzterem hermetisch befestigt wird. Es ist daher weniger Sorgfalt erforderlich bezüglich des nachteiligen Effekts durch die Wärme bei der Wärmebehandlung des Befestigungselements und beim Hartlöten zum Verbinden des Keramik heizelements mit dem Außenzylinderelement. Dies bringt eine Produktivitäts- Verbesserung mit sich. Bei den erfindungsgemäßen Ausgestaltungen wird somit das Hartlöten zwischen dem Außenzylinderelement und dem Befestigungselement entbehr lich, was zur Produktivitätsverbesserung und der Kostenverminderung hinzukommt.

Da die Konzentrizität des Keramikheizelements in bezug auf das Befestigungselement verbessert wird, können die Durchmesserverkleinerung des Heizteils in der Glühkerze und ihre Verlängerung leicht vorgenommen werden.

Die Hermetizität (die hermetische Abdichtung) wird zwischen dem Keramikheizelement und dem Metall-Außenzylinderelement gewährleistet durch Einführen des Keramikheiz elements unter Druck in das Metall-Außenzylinderelement. Es ist daher nicht erforder lich, das Keramikheizelement mit dem Metall-Außenzylinderelement zu verlöten. Alles was für eine hermetische Abdichtung und Befestigung dieser Elemente getan werden muß, besteht darin, daß lediglich das eine in das andere unter Druck eingepasst werden muß. Die Produktivität wird dadurch verbessert. Während bei der konventionellen Glüh kerze diese mit dem Keramikheizelement Silber-verlötet werden muß, um eine hermeti sche Abdichtung gegenüber dem Motor-Zylinder zu erzielen, ist bei der erfindungsge mäßen Glühkerze eine Silber-Verlötung nicht erforderlich und dadurch wird eine Kosten- Reduktion erzielt.

Bei der erfindungsgemäßen Keramikheizungs-Glühkerze kann der Preßpassungsvor gang gefahrlos durchgeführt werden. Beim Einbau in das Befestigungselement 22 ist die Konzentrizität deutlich verbessert. Wenn eine Struktur verwendet wird, in welcher der überstehende Teil verlängert wird, der das Befestigungselement bildet, besteht nicht die Gefahr, daß das Keramikheizelement als Folge einer Wechselwirkung zwischen demsel ben und dem Motor-Zylinderkopf zerbricht.

Die erfindungsgemäße Glühkerze kann daher für einen Dieselmotor vom Direkteinsprit zungs-Mehrventil-Typ verwendet werden. Dadurch ist es leicht, Abgasmaßnahmen durchzuführen.

Claims

1. Keramikheizungs-Glühkerze mit
einem Keramikheizelement (11), das ein Heizelement (13) aus einem anorgani schen, elektrisch leitenden Material oder einem metallischen Material mit einem hohen Schmelzpunkt umfasst, wobei das Heizelement (13) in das Keramikheiz element (11) eingebettet ist;
einem Metall-Außenzylinderelement (21) zum Halten des Keramikheizelements (11) und
einem Befestigungselement (22) zum Halten des Metall-Außenzylinderelements (21),
dadurch gekennzeichnet, dass
das hintere Ende (11a) des Keramikheizelements (11), das sich näher am Befesti gungselement (22) befindet, innerhalb des Metall-Außenzylinderelements (21) an geordnet ist.

2. Keramikheizungs-Glühkerze nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Elektroden ausleitungselement (18), das mit einem Ende des Keramikheizelements (11) elekt risch verbunden ist, wobei ein Ende des Elektrodenausleitungselements (18) mit dem einen Ende des Keramikheizelements (11) verbunden ist und das andere Ende des Elektrodenausleitungselements (18) sich von der Endfläche des Keramikheiz elements (11) erstreckt.

3. Keramikheizungs-Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein äußerer Umfangs abschnitt des hinteren Endes des Metall-Außenzylinderelements (21), das sich au ßerhalb eines Abschnitts befindet, in dem das Keramikheizelement (11) angeordnet ist, unter Druck in ein Befestigungsloch des Befestigungselements (22) eingepasst ist.

4. Keramikheizungs-Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Führung (41, 42) für den Preßsitz in dem äußeren Umfangsabschnitt des hinteren Endes des Metall- Außenzylinderelements (21) oder des Befestigungsloches (22b) des Befestigungs elements (22) vorgesehen ist.

5. Keramikheizungs-Glühkerze nach Anspruch 3, wobei die Preßsitzlänge des Metall- Außenzylinderelements (21) in dem Befestigungselement (22) mindestens zwei- bis zehnmal so lang ist wie der Durchmesser des Keramikheizelements (11).

6. Keramikheizungs-Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hermetizität zwi schen einer äußeren Oberfläche des Keramikheizelements (11) und einer inneren Oberfläche des Metall-Außenzylinderelements (21) durch Verformung des Metall- Außenzylinderelements (21), die auftritt, wenn das Metall-Außenzylinderelement (21) unter Druck in das Befestigungselement (11) eingepasst wird, gewährleistet ist.

7. Keramikheizungs-Glühkerze nach Anspruch 6, wobei das hintere Ende (11a) des Keramikheizelements (11) innerhalb des Metall-Außenzylinderelements (21) und an einer Stelle angeordnet ist, die einer Preßsitzanordnung entspricht, die durch Ein passen des Metall-Außenzylinderelements (21) unter Druck in das Befestigungsloch (22b) des Befestigungselements (22) gebildet ist, und die Hermetizität an dieser Stelle gewährleistet ist durch das Inkontaktbringen der inneren Oberfläche des Me tall-Außenzylinderelements (21), das in der Preßsitzanordnung angeordnet ist, mit der äußeren Oberfläche des Keramikheizelements (11).

8. Keramikheizungs-Glühkerze nach Anspruch 7, wobei eine konische Oberfläche an der Befestigungsöffnung (22b) des Befestigungselements (22) und/oder an einer äußeren Oberfläche des hinteren Endes (11a) des Keramikheizelements (11) aus gebildet ist.

9. Keramikheizungs-Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei
ein zylindrisches Element (70) vorgesehen ist, das im Metall-Außenzylinderele ment (21) an das hintere Ende (11a) des Keramikheizelements (11) angrenzt;
das Metall-Außenzylinderelement (21) an dem Befestigungselement (11) befes tigt ist durch Einpressen unter Druck des Metall-Außenzylinderelements (21) in das Befestigungselement (22) oder durch Anwendung eines Metall-Verformungs- Verfahrens auf das Befestigungselement (22) und
die Hermetizität dazwischen gewährleistet wird, indem die innere Oberfläche des Metall-Außenzylinderelements (21) mit der äußeren Oberfläche des zylindrischen Elemesnts (17) in Kontakt gebracht wird.

10. Keramikheizungs-Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein Preß passungselement (72), das unter Druck in das Metall-Außenzylinderelement (21) eingepasst und darin befestigt ist, wobei das hintere Ende (11a) des Keramikheiz elements (11) mit einem Ende des Preßpassungs-Elements (72) innerhalb des Me tall-Außenzylinderelements (21) in Kontakt gebracht und daran befestigt ist, wo durch die Hermetizität zwischen der äußeren Oberfläche des Keramikheizelements (11) und der inneren Oberfläche des Metall-Außenzylinderelements (21) sicherge stellt wird.