DE10130693A1 - Glühkerze - Google Patents

Abstract

Um bei einer Glühkerze, bei der in einem zylinderförmigen Gehäuse ein durch einen elektrischen Strom erwärmtes Heizelement und ein Innenschaft, um den elektrischen Strom in dem Heizelement zum Fließen zu bringen, angeordnet sind und bei der zwischen dem Innenschaft und dem Gehäuse außerdem ein ringförmiges Dichtelement angeordnet ist, die Abdichtung des Dichtelements zu verbessern, ohne die Abmessungen der Glühkerze zu erhöhen, ist der Querschnitt des aus einem isolierenden elastischen Element bestehenden ringförmigen Dichtelements (10) in Radialrichtung vor dem Einbau des Dichtelements (10) rechteckig, bildet ein Paar zueinander entgegengesetzter Seiten in dem rechteckigen Querschnitt die Innenumfangsfläche und die Außenumfangsfläche des Dichtelements (10) und ist das Dichtelement (10) unter der Bedingung eingebaut, dass die Innenumfangsfläche in Kontakt mit dem Innenschaft (4) und die Außenumfangsfläche in Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses (2) kommen, sodass zwischen dem Innenschaft (4) und dem Gehäuse (2) ein Spalt abgedichtet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühkerze mit einem in einem zylinderförmigen Gehäuse angeordneten Heizelement zur Erzeugung von Wärme während eines elektrischen Stromflusses in dem Heizelement, mit einem ebenfalls in dem zylinder­ förmigen Gehäuse angeordneten Innenschaft, um den elektrischen Strom in dem Heizelement zum Fließen zu bringen, und mit einem zwischen dem Innenschaft und dem Gehäuse angeordneten ringförmigen Dichtelement.

Eine Glühkerze der oben benannten Bauart ist in der Japanischen Patentschrift Nr. 2712211 offenbart. Diese Glühkerze umfasst demnach ein in einem zylinderförmigen Gehäuse angeordnetes Heizelement zur Erzeugung von Wärme während eines elektrischen Stromflusses in dem Heizelement, einen ebenfalls in dem zylinderförmigen Gehäuse angeordne­ ten Innenschaft, um den elektrischen Strom in dem Heiz­ element zum Fließen zu bringen, und ein zwischen dem Innen­ schaft und dem Gehäuse angeordnetes ringförmiges Dicht­ element. Bei dieser Anordnung schützt das ringförmige Dichtelement das Innere des Gehäuses vor der freien Luft.

Das Dichtelement ist ein aus Kautschuk gefertigter O-Ring und ist derart in das Gehäuse eingebaut, dass eine Innen­ umfangsfläche des O-Rings mit dem Innenschaft in Kontakt kommt und eine Außenumfangsfläche des O-Rings mit der Innenfläche des Gehäuses in Kontakt kommt, sodass der Innenschaft und das Gehäuse miteinander abgedichtet werden können. Auf diese Weise wird das Innere des Gehäuses von der freien Luft abgeschlossen, sodass das Heizelement daran gehindert werden kann, bei hoher Temperatur zu oxidieren und zu korrodieren.

Der Querschnitt des herkömmlichen Dichtelements ist jedoch in Radialrichtung kreisförmig, bevor das Dichtelement in das Gehäuse eingebaut wird. Daher ist nach dem Einbau dieses Dichtelements in das Gehäuse die Länge der zwischen dem Dichtelement und dem Innenschaft wie auch der zwischen dem Dichtelement und dem Gehäuse gebildeten Dichtfläche (die in dieser Beschreibung als Dichtlänge bezeichnet wird) nicht ausreichend lang. Deswegen ist eine Zentrierung des Innenschafts und des Gehäuses notwendig. Bei einer Abweichung der Achsen ist es jedoch nicht möglich, eine ausreichend gute Abdichtung zu gewährleisten. Zwar lässt sich die Querschnittsfläche des Dichtelements leicht in Radialrichtung ausdehnen, d. h. das Dichtelement kann so dick gemacht werden, dass die Dichtlänge zunimmt, doch nimmt bei einem dickeren Dichtelement die Glühkerzengröße zu, was nicht empfehlenswert ist.

Die Erfindung soll die obigen Probleme lösen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Abdichtung des Dichtelements zu steigern, ohne die Größe der Glühkerze zu erhöhen.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird die obige Aufgabe durch eine Glühkerze gelöst, die (i) ein zylinderförmiges Gehäuse, (ii) ein Heizelement zum Erzeugen von Wärme während eines elektrischen Stromflusses in dem Heizelement, das derart in dem Gehäuse gehalten wird, dass ein Ende des Heizelements aus einem Ende des Gehäuses vorragt, (iii) einen stabförmigen Innenschaft, der derart in dem Gehäuse untergebracht ist, dass ein Ende des stabförmigen Innenschafts aus dem anderen Ende des Gehäuses vorragt und das andere Ende des stabförmigen Innenschafts leitend mit dem Heizelement verbunden ist, und (iv) ein ringförmiges Dichtelement zum Abdichten eines Spalts zwischen dem Innenschaft und dem Gehäuse umfasst, das derart in das Gehäuse eingebaut ist, dass eine Innenumfangsfläche des ringförmigen Dichtelements in Kontakt mit dem Innenschaft kommt und eine Außenumfangs­ fläche des ringförmigen Dichtelements in Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses kommt, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass vor dem Einbau des Dichtelements der Querschnitt des Dichtelements in Radialrichtung rechteckig ist und ein Paar zueinander entgegengesetzter Seiten des rechteckigen Querschnitts die Innen- und Außenumfangsfläche des Dichtelements bildet.

Vor dem Einbau des Dichtelements in das Gehäuse ist das Querschnittsprofil des Dichtelements in Radialrichtung rechteckig und bildet ein Paar zueinander entgegengesetzter Seiten im rechteckigen Querschnitt eine Innen- und eine Außenumfangsfläche des Dichtelements. Das Paar zueinander entgegengesetzter Seiten im rechteckigen Querschnitt bildet also Dichtflächen. Verglichen mit dem herkömmlichen Dichtelement, dessen Querschnitt kreisförmig ist, bietet das erfindungsgemäße Dichtelement insofern einen Vorteil, als die Dichtlänge vergrößert werden kann, ohne das Dichtelement dick zu machen. Dementsprechend lässt sich die Abdichtung des Dichtelements verbessern, ohne die Größe der Glühkerze zu erhöhen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt nach dem Einbau des Dichtelements in das Gehäuse die Kontakt­ länge der Innenumfangsfläche des Dichtelements mit dem Innenschaft und der Außenumfangsfläche des Dichtelements mit dem Gehäuse im Querschnittsprofil des Dichtelements in Radialrichtung nicht weniger als 1 mm. Die Dichtlänge beträgt also erfindungsgemäß nicht weniger als 1 mm.

Die Haltbarkeit des Dichtelements verschlechtert sich weniger stark, wenn die Dichtlänge nach dem Einbau des Dichtelements in das Gehäuse groß ist. Der Grund dafür ist der, dass die Alterung des Dichtelements an einer anderen Fläche als der Dichtfläche des ringförmigen Dichtelements beginnt, d. h. an den beiden in Axialrichtung liegenden Endflächen des Dichtelements. Diese Endflächen sind tendenziell dem Sauerstoff in der Luft ausgesetzt. Während des Einsatzes der Glühkerze oxidieren die Endflächen daher leicht bei hoher Temperatur.

Die Alterung des Dichtelements breitet sich allmählich von den beiden Endflächen des Dichtelements in sein Inneres aus. Laut Untersuchungsergebnissen der Erfinder ist eine Dichtlänge von nicht weniger als 1 mm vorzuziehen, damit die Haltbarkeit des Dichtelements die Praxisbedürfnisse erfüllt. In diesem Fall ist das Querschnittsprofil des Dichtelements in Radialrichtung nicht auf ein bestimmtes Profil eingeschränkt. Erfindungsgemäß kann dadurch die Abdichtung des Dichtelements verbessert werden, ohne die Größe der Glühkerze zu erhöhen.

Es folgt nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine genauere Beschreibung der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht mit dem Aufbau einer Glühkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts nahe dem Dichtelement in Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittansicht einer ersten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 4 eine Querschnittansicht einer zweiten Abwandlung des ersten Abwandlungsbeispiels;

Fig. 5 eine Querschnittansicht einer dritten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 6 eine Längsschnittansicht mit dem Aufbau einer Glühkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7A und Fig. 7B einen Einzelkörper eines typischen Dichtelements für die Erfindung; und

Fig. 7C und 7D einen abgewandelten Einzelkörper eines Dichtelements für die Erfindung.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht mit dem Aufbau einer Glühkerze 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Glühkerze 1 wird an einem von mehreren (nicht gezeigten) Zylindern eines Dieselmotors angebracht, z. B. an einem von vier Zylindern eines Dieselmotors. Wenn der Dieselmotor gestartet wird, zündet diese Glühkerze den Kraftstoff und unterstützt die Verbrennung des Kraftstoffs.

Die Zündkerze 1 hat ein hohlzylinderförmiges Gehäuse 2 aus elektrisch leitendem Material (z. B. ein Eisenmaterial). An der Außenfläche des Gehäuses 2 befindet sich ein Gewinde­ abschnitt 21, um die Glühkerze lösbar am Zylinder anzubringen. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Gehäuse 2 aus Eisen und wurden die Innen- und Außenfläche des Gehäuses 2 durch Kaltverformung ausgebildet, wobei der Gewindeabschnitt 21 dann durch Schneiden gebildet wurde.

In dem Gehäuse 2 ist ein stabförmiges Heizelement 3, das während eines elektrischen Stromflusses in dem Heizelement 3 Wärme erzeugt, derart angeordnet, dass ein Ende 3a des Heizelements aus einem Ende 2a des Gehäuses 2 vorragt. In dem Gehäuse 2 ist ein stabförmiger Innenschaft 4 aus elektrisch leitendem Material (z. B. Eisen) derart angeordnet, dass ein Ende 4a des Innenschafts 4 aus dem anderen Ende 2b des Gehäuses 2 vorragt. Das andere Ende 4b des Innenschafts 4 ist leitend mit dem anderen Ende 3b des Heizelements 3 verbunden.

Der Hauptkörper des Heizelements 3 setzt sich aus einer langen und schlanken zylinderförmigen Röhre 5 mit Boden zusammen, an deren einem Ende 3a ein geschlossener Teilabschnitt und an deren anderen Ende 3b ein offener Teilabschnitt ausgebildet ist. Diese Röhre 5 wird von dem einen Ende 2a des Gehäuses 2 aus durch Presspassung in dem Gehäuse 2 befestigt. Die Röhre 5 besteht aus elektrisch leitendem Material (z. B. rostfreier Stahl), das eine hervorragende Wärmebeständigkeit und Oxidationsbeständig­ keit hat. Die Röhre 5 hat an dem einen Ende 3a des Heizelements 3 einen Teilabschnitt kleinen Durchmessers 51 und an dem anderen Ende 3b des Heizelements 3 einen Teilabschnitt großen Durchmessers 52. Der Teilabschnitt kleinen Durchmessers wird durch Tiefziehen des Außendurch­ messers der Röhre 5 ausgebildet.

In der Röhre 5 befinden sich ein erster schraubenförmig gewundener Widerstand 6 und ein zweiter schraubenförmig gewundener Widerstand 7, die in Richtung der langen Achse der Röhre 5 angeordnet sind. Der erste Widerstand 6 ist auf der Seite des geschlossenen Teilabschnitts der Röhre 5 und der zweite Widerstand 7 bezogen auf den ersten Widerstand 6 auf der Seite des sich öffnenden Teilabschnitts der Röhre 5 untergebracht. Ein Ende 6a des ersten Widerstands 6 ist mit dem geschlossenen Teilabschnitt der Röhre 5 verschweißt, sodass dieses eine Ende 6a des ersten Widerstands leitend mit dem geschlossenen Teilabschnitt der Röhre 5 verbunden ist. Das andere Ende 6b des ersten Widerstands 6 ist mit einem Ende 7a des zweiten Widerstands 7 verschweißt, sodass dieses andere Ende 6b des ersten Widerstands 6 leitend mit dem einen Ende 7a des zweiten Widerstands 7 verbunden ist. Das andere Ende 7b des zweiten Widerstands 7 ist durch Schweißen leitend mit dem anderen Ende 4b des Innenschafts verbunden.

Das andere Ende 4b des Innenschafts 4, der erste Widerstand 6 und der zweite Widerstand 7 sind in der Röhre 5 in einem Isolierpulver 8 aus wärmebeständigem Isoliermaterial (z. B. Magnesiumoxid) eingebettet. Durch den obigen Aufbau werden das andere Ende 4b des Innenschafts 4, der erste Widerstand 6 und der zweite Widerstand 7 so gehalten, dass sie bis auf den geschlossenen Teilabschnitt von den anderen Teil­ abschnitten der Röhre 5 isoliert sind. In diesem Zusammen­ hang ist zu erwähnen, dass das Isolierpulver 8 auf der Seite des sich öffnenden Teilabschnitts der Röhre 5 von einer Dichtung 9 abgedichtet wird. Wie vorstehend beschrieben ist, ist das Heizelement 3 derart angeordnet, dass die Widerstände 6, 7 in der Röhre 5 von dem Isolier­ pulver 8 isoliert und gehalten werden.

Der erste Widerstand 6 besteht übrigens aus einem ersten elektrisch leitenden Material (z. B. einer Eisen-Chrom- Legierung oder einer Nickel-Chrom-Legierung), dessen Widerstandsänderungsverhältnis bei Normaltemperatur (20°C) und 1000°C (Temperatur des ersten Widerstands 6 der Glühkerze 1 beim Vorheizen) niedrig ist und beispielsweise ungefähr 1 beträgt. Das Widerstandsänderungsverhältnis ist das Verhältnis (Widerstand bei 1000°C)/(Widerstand bei 20°C). Der zweite Widerstand 7 besteht aus einem zweiten elektrisch leitenden Material (z. B. Nickel, Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder eine Cobalt-Eisen- Legierung), dessen Widerstandsänderungsverhältnis mit beispielsweise 5 bis 14 hoch ist. Wenn der Koeffizient aus Widerstand und Temperatur als die Steigung einer Kurve definiert wird, die beim Auftragen der Temperatur auf der horizontalen Achse und beim Auftragen des Widerstands auf der vertikalen Achse erhalten wird, ist der positive Koeffizient aus Widerstand und Temperatur des zweiten elektrisch leitenden Materials größer als der des ersten elektrisch leitenden Materials.

In der Glühkerze 1 ist es einem elektrischen Strom möglich, über den Innenschaft 4 in das Heizelement 3 zu fließen. Unmittelbar nach Beginn des elektrischen Stromflusses fließt in dem ersten Widerstand 6 ein starker elektrischer Strom, sodass der erste Widerstand 6 erhitzt werden kann. Nachdem eine bestimmte Zeit verstrichen ist, ist der Widerstand des zweiten Widerstands 7 durch die Temperaturerhöhung des zweiten Widerstands 7 erhöht, wodurch die elektrische Energie abnimmt, die dem ersten Widerstand 6 zugeführt wird, sodass ein durch Überhitzung hervorgerufener Drahtbruch des ersten Widerstands 6 verhindert werden kann.

An dem einen Ende 4a des Innenschafts 4 ist ein Gewinde­ abschnitt ausgebildet. Wenn daran über ein ringförmiges Dichtelement 10 aus isolierendem elastischen Material wie etwa Kautschuk bzw. Gummi und über eine Hülse 11 aus isolierendem Harz eine Mutter 12 festgezogen wird, wird das eine Ende 4a des Innenschafts 4 isolierend an dem andere Ende 2b des Gehäuses 2 befestigt. Vorausgesetzt, dass die Innenumfangsfläche des Dichtelements 10 mit dem Innenschaft 4 und die Außenumfangsfläche des Dichtelements 10 mit der Innenfläche des Gehäuses 2 in Kontakt kommt, dichtet das Dichtelement 10 in diesem Fall den Innenschaft 4 gegenüber dem Gehäuse 2 ab.

Die oben beschriebene Glühkerze 1 wird gebildet, indem jede Komponente wie folgt eingebaut wird. Zunächst wird ein Objekt, in dem das Heizelement 3 und der Innenschaft 4 als eine Einheit vorliegen, in das Gehäuse 2 eingefügt und das Heizelement 3 und das Gehäuse 2 durch Presspassung oder durch Löten miteinander verbunden. Auf diese Weise werden das Gehäuse 2, das Heizelement 3 und der Innenschaft 4 zu einem Körper zusammengefügt. Als nächstes werden das Dicht­ element 10 und die Hülse 11 von dem einen Ende 4a des Innenschafts 4 aus aufgeschoben. Indem die Mutter 12 an diesem Ende 4a des Innenschafts 4 entlang des Gewinde­ abschnitts festgezogen wird, wird die in Fig. 1 gezeigte Glühkerze 1 vervollständigt.

Das angesprochene Dichtelement 10 stellt bei diesem Ausführungsbeispiel das kennzeichnende Merkmal dar und wird nun im Folgenden ausführlicher erläutert. Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts nahe dem Dichtelement 10 in Fig. 1. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass das durch die gestrichelte Linie in Fig. 2 bezeichnete Profil das Profil des Dichtelements 10 vor seinem Einbau ist. Das Dichtelement 10 ist aus einem isolierenden elastischen Material wie etwa NBR (Butadien- Acrylnitrilkautschuk), HNBR (NBR mit Wasserstoffzusatz), Acrylkautschuk oder fluorhaltigem Kautschuk hergestellt. Das Dichtelement 10 wird durch Formen in eine ringförmige Gestalt gebracht.

Das in Fig. 2 gezeigte Querschnittsprofil des Dichtelements 10 in Radialrichtung bildet vor dem Einbau ein Rechteck, dessen lange Seite in Achsenrichtung (Strichpunktlinie J in der Zeichnung) der Glühkerze 1 verläuft. Ein Paar entgegen­ gesetzter Seiten in diesem rechteckigem Querschnitt bildet die Innenumfangsfläche und die Außenumfangsfläche (Dichtflächen) des Dichtelements 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorzuziehen, dass der Ecken­ abschnitt 10a des rechteckigen Querschnitts des Dicht­ elements 10 an dem einen Ende 2a des Gehäuses 2 (an der Einschubseite in das Gehäuse 2) bogenförmig mit einem Radius R abgerundet ist.

Vor dem Einbau des ringförmigen Dichtelements 10 sind die Abmessungen beispielsweise wie folgt. Der Außenumfangs­ durchmesser beträgt ϕ 8,4 mm, der Innenumfangsdurchmesser beträgt ϕ 3,8 mm, die Dicke T (Länge in Axialrichtung der Glühkerze 1) beträgt 4 mm und der Radius R des Ecken­ abschnitts 10a beträgt nicht weniger als 0,05 mm und T/4. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die mit dem Dichtelement 10 in Kontakt kommende Innenfläche des Gehäuses 2 als eine sich verjüngende Fläche ausgestaltet, die sich vom einen Ende 2a zum anderen Ende 2b des Gehäuses 2 dem Innenschaft 4 nähert. Der Winkel zwischen dieser sich verjüngenden Fläche und der Achse J der Glühkerze 1 beträgt zum Beispiel etwa 3 bis 20°.

Wenn das Dichtelement 10 wie vorstehend beschrieben zwischen dem Innenschaft 4 und dem Gehäuse 2 eingebaut wird, wird es elastisch verformt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, dehnt sich das Dichtelement 10 daher verglichen mit dem Zustand vor dem Einbau des Dichtelements 10 zum einen Ende 2a (Einschubseite) des Gehäuses 2 in Axialrichtung der Glühkerze 1 aus. Auf diese Weise kommt die Innenumfangs­ fläche des Dichtelements 10 mit dem Innenschaft 4 und die Außenumfangsfläche des Dichtelements 10 mit der Innenfläche des Gehäuses 2 in Kontakt, sodass der Spalt zwischen dem Innenschaft 4 und dem Gehäuse 2 abgedichtet werden kann. In diesem Fall entspricht die in Fig. 2 gezeigte Dichtlänge L der Länge der Dichtfläche (Innenumfangsfläche und Außen­ umfangsfläche) des Innenschafts 4 und des Gehäuses 2 mit dem Dichtelement 10 in Axialrichtung der Glühkerze 1 nach Einbau des Dichtelements 10.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist das in Fig. 2 gezeigte Querschnittsprofil des Dichtelements 10 in Radialrichtung vor Einbau des Dichtelements 10 rechteckig und bildet ein Paar Seiten, die im rechteckigen Querschnitt zueinander entgegengesetzt sind, die Dichtfläche. Verglichen mit dem herkömmlichen kreisförmigen Querschnitt ergibt das Dicht­ element dieses Ausführungsbeispiels insofern einen Vorteil, als die Dichtlänge L vergrößert werden kann, ohne die Dicke des Dichtelements 10 zu erhöhen. Dementsprechend kann die Abdichtung des Dichtelements 10 verbessert werden, ohne die Abmessungen der Glühkerze 1 zu vergrößern.

Wie sich aus diesem Ausführungsbeispiel ergibt, lässt sich die Dichtlänge L vergrößern, wenn der Querschnitt des Dichtelements 10 einem Rechteck entspricht, dessen langen Seiten in Axialrichtung der Glühkerze 1 verlaufen. Ein solcher Aufbau ist daher vorzuziehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Eckenabschnitt 10a des Dichtelements 10 im rechteckigen Querschnitt an dem einen Ende 2a des Gehäuses 2 bogenförmig mit dem Radius R abgerundet. Wie vorstehend beschrieben ist, wird das Dicht­ element 10 an diesem einen Ende 2a des Gehäuses in einen Spalt zwischen dem Innenschaft 4 und dem Gehäuse 2 eingeschoben, wodurch es sich elastisch verformt.

Wenn der Eckenabschnitt 10a bogenförmig mit dem Radius R abgerundet ist, wird der Eckenabschnitt 10a beim Einbau des Dichtelements 10 weniger stark verformt. Daher wird das Auftreten einer Spannungskonzentration an dem Ecken­ abschnitt 10a unterdrückt. Wenn der Eckenabschnitt 10a zu einer Bogenform mit dem Radius R abgerundet ist, lässt sich das Dichtelement 10 beim Einbau des Dichtelements 10 leicht in Einschubrichtung verlängern. Angesichts dessen ist die Bogenform des Eckenabschnitts 10a vorzuziehen, um die Dichtlänge L zu vergrößern.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Innenfläche des Gehäuses 2 durch Kaltverformen gebildet. Daher können sich an der Innenfläche des Gehäuses 2 in Axialrichtung der Glühkerze 1 Falten (Längsfalten) bilden. Wenn die Längs­ falten in einem Abschnitt vorkommen, der mit dem Dicht­ element in Kontakt kommt, bilden sich daher entlang dieser Längsfalten Spalte zwischen der Innenfläche des Gehäuses und der Dichtfläche des Dichtelements, die die Abdichtung des Dichtelements 10 beeinträchtigen.

Wenn die mit dem Dichtelement in Kontakt kommende Innen­ fläche des Gehäuses dagegen durch Schneiden gebildet wird, bilden sich zwar nicht die angesprochenen Längsfalten, doch treten auf der Innenfläche in einer zu den Längsfalten senkrechten Richtung Schnittspuren auf. Beim Schneiden besteht demnach die Möglichkeit, dass die Abdichtung durch ein herkömmliches Dichtelement mit kurzer Dichtlänge gewährleistet werden kann, dass diese Abdichtung durch das Dichtelement aber im Fall des Kaltverformens nicht gewähr­ leistet werden kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird allerdings durch das Dichtelement 10 eine ausreichend lange Dichtlänge L gewähr­ leistet. Daher kann ein Nachlassen der Abdichtung selbst dann weitestgehend unterdrückt werden, wenn in dem abge­ dichteten Abschnitt Längsfalten vorkommen. Angesichts dessen ist dieses Ausführungsbeispiel besonders wirksam, wenn die mit dem Dichtelement in Kontakt kommende Innen­ fläche des Gehäuses durch Kaltverformen ausgebildet ist.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau ist die mit dem Dicht­ element 10 in Kontakt kommende Innenfläche des Gehäuses 2 zu einer sich verjüngenden Fläche ausgebildet, die sich dem Innenschaft 4 vom einen Ende 2a zum anderen Ende 2b des Gehäuses 2 nähert. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann jedoch die mit dem Dichtelement 10 in Kontakt kommende Innenfläche des Gehäuses 2 auch als eine erste Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels gerade ausgebildet sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Abdichtung dadurch verbessert, dass für eine ausreichende Dichtlänge L gesorgt wird, die größer als die herkömmliche Dichtlänge ist. Dabei sollte diese Dichtlänge L mindestens 1 mm lang ist.

Die Glühkerze 1 wird im praktischen Einsatz einer hohen Temperatur ausgesetzt, wie etwa einer Motortemperatur von 150°C. Daher besteht die Möglichkeit, dass das Dichtelement 10 durch den in der Luft vorhanden Sauerstoff oxidiert und altert. Die Alterung des Dichtelements 10 beginnt auf einer anderen Fläche als der Dichtfläche des ringförmigen Dicht­ elements 10, d. h. an den beiden in Axialrichtung liegenden Endflächen. Beide Endflächen sind tendenziell dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff ausgesetzt. Daher werden im praktischen Einsatz der Glühkerze 1 bei einer hohen Temperatur beide Endflächen oxidiert.

Aus den obigen Gründen schreitet die Alterung des Dicht­ elements 10 allmählich von beiden Endflächen aus in das Innere des Dichtelements 10 fort. Wenn nun aber die Dicht­ länge nach dem Einbau des Dichtelements lang ist, verschlechtert sich die Haltbarkeit des Dichtelements aus den oben genannten Gründen weniger stark. Nach den Untersuchungen der Erfinder ist es vorzuziehen, dass die Dichtlänge L nicht weniger als 1 mm beträgt, um für eine praxisnahe Haltbarkeit zu sorgen.

Bei dem Dichtelement 10 dieses Ausführungsbeispiels kann das Querschnittsprofil in Radialrichtung nach dem Einbau des Dichtelements 10 dergestalt sein, dass die Kontaktlänge der Innenumfangsfläche des Dichtelements 10 mit dem Innen­ schaft 4 nicht weniger als 1 mm und die Kontaktlänge der Außenumfangsfläche des Dichtelements 10 mit dem Gehäuse 2 nicht weniger als 1 mm beträgt. Bei Umsetzung des obigen Aufbaus bestehen für das Querschnittsprofil des Dicht­ elements 10 in Radialrichtung keine besonderen Einschränkungen.

Wie beispielsweise in der in Fig. 4 gezeigten zweiten Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels gezeigt ist, kann vor dem Einbau des Dichtelements 10 das (durch die Strichellinie in der Zeichnung gekennzeichnete) Querschnittsprofil des Dichtelements in Radialrichtung viereckig sein. Wie in der in Fig. 5 gezeigten dritten Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels gezeigt ist, kann vor dem Einbau des Dichtelements 10 das (durch eine Strichellinie in der Zeichnung gekennzeichnete) Querschnittsprofil des Dichtelements 10 in Radialrichtung auch eine Ellipse sein, deren langer Durchmesser in Axialrichtung der Glühkerze 1 verläuft.

Bei der zweiten und der dritten Abwandlung beträgt die Dichtlänge L nach dem Einbau des Dichtelements ebenfalls mindestens 1 mm. Wenn das Querschnittsprofil in Radial­ richtung wie bei den obigen Abwandlungen rechteckig oder elliptisch ausgeführt ist, lässt sich die Dichtlänge L ohne Weiteres vergrößern, ohne das Dichtelement verglichen mit dem herkömmlichen Dichtelement, dessen Querschnitt kreisförmig ist, dicker zu machen. Daher lässt sich die Abdichtung des Dichtelements verbessern, ohne die Abmessung der Glühkerze zu vergrößern.

Wenn eine Oberfläche des Dichtelements 10 der oben beschriebenen Glühkerze 1 mit einem isolierenden Öl (Isolieröl) bedeckt wird, kann die durch Oxidation hervor­ gerufene Alterung des Dichtelements 10 unterdrückt werden. Es ist daher empfehlenswert, die Oberfläche des Dicht­ elements 10 der obigen Glühkerze 1 mit Isolieröl zu überziehen. Die Oberfläche des Dichtelements 10 der obigen Glühkerze 1 lässt sich wie folgt mit Isolieröl überziehen. Bevor das Dichtelement 10 in den Spalt zwischen dem Innen­ schaft 4 und dem Gehäuse 2 eingesetzt wird, wird der Spalt und/oder das Dichtelement 10 mit Isolieröl versehen und dann das Dichtelement 10 eingebaut. Beispiele für das Isolieröl sind Silikonöl, Fluoröl und Schmierfett.

Das in der erwähnten Japanischen Patentschrift Nr. 2712211 beschriebene Dichtelement ist aus einem teuren fluor­ haltigen Kautschuk hergestellt, dessen Wärmebeständigkeit hoch ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Dicht­ element jedoch aus preiswertem NBR, HNBR oder Acryl­ kautschuk hergestellt, dessen Wärmebeständigkeit geringer als die des fluorhaltigen Kautschuks ist. Dennoch kann die Abdichtung verbessert und die Haltbarkeit des Dichtelements auf dem gleichen Niveau wie beim Dichtelement gemäß dem Stand der Technik gehalten werden, wenn die Dichtlänge L vergrößert wird.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 6 zeigt eine Längsschnittansicht einer Glühkerze 1' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel setzt sich das Heizelement 3 aus einer metallischen Heizeinheit zusammen, deren Haupt­ komponente ein metallischer Widerstandsdraht (Widerstand 6, 7) ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel findet die Erfindung jedoch bei einer Glühkerze Anwendung, deren Heizelement 3 sich aus einem keramischen Heizelement zusammensetzt. Nachstehend werden die Unterschiede zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei in Fig. 6 gleiche Bezugszahlen gleiche Teile bezeichnen.

Das in Fig. 6 gezeigte Heizelement 3 ist eine keramische Heizeinheit, die eine U-förmige Heizeinheit 31 aus einer elektrisch leitenden Keramik, die aus Siliziumnitrid und Molybdänsilicid hergestellt ist, und ein Paar Leitungs­ drähte 32 aus Wolfram umfasst, wobei die U-förmige Heiz­ einheit 31 und das Paar Leitungsdrähte 32 von einem Isolierkörper 33 aus einer isolierenden Keramik umgeben sind, deren Hauptkomponente Siliziumnitrid ist, und die U- förmige Heizeinheit 31 und das Paar Leitungsdrähte 32, die von dem Isolierkörper 33 umgeben sind, gesintert sind.

Dieses Heizelement 3 ist in ein zylinderförmiges Schutzrohr 34 aus einer wärmebeständigen und korrosionsbeständigen Legierung (z. B. SUS 430 nach Japanischem Industriestandard) eingeschoben und wird von diesem gehalten. Das Heizelement 3 wird in dem Gehäuse 2 derart gehalten, dass ein Ende 3a des Heizelements aus einem Ende 2a des Gehäuses 2 vorragt. Das Schutzrohr 34 und das Gehäuse 2 werden durch Press­ passung oder Löten verbunden, sodass zwischen ihnen keine Spalte auftreten.

Einer der Leitungsdrähte 32 ist über eine an dem anderen Ende 4b des Innenschafts 4 angebrachte Sockelleitung 35 mit dem Innenschaft 4 verbunden, und der andere Leitungsdraht 32 ist über das Schutzrohr 34 an dem Gehäuse 2 auf Masse gelegt. Dadurch werden der Innenschaft 4 und die Heiz­ einheit 31 leitend miteinander verbunden. Das Heizelement 3 wird daher während eines elektrischen Stromflusses in der Heizeinheit 31 erwärmt.

Bei dieser Glühkerze 1' kann das gleiche Dichtelement 10 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden und lässt sich das Dichtelement 10 auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel einbauen. Folglich werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem die keramische Heizeinheit Verwendung findet, die gleiche Funktionsweise und die gleichen Wirkungen wie beim ersten Ausführungsbeispiel erreicht.

Weiteres Ausführungsbeispiel

Das in den Zeichnungen gezeigte Dichtelement 10 wird unter der Bedingung eingebaut, dass die Innenumfangsfläche des Dichtelements 10 mit dem Innenschaft 4 und die Außen­ umfangsfläche des Dichtelements 10 mit der Innenfläche des Gehäuses 2 in Kontakt kommen, wobei der Innenschaft 4 und das Gehäuse 2 nur durch diese Kontaktabschnitte voneinander abgedichtet werden. Allerdings kann auch der folgende Abdichtaufbau Umsetzung finden. An der Innenfläche des Gehäuses 2 wird für einen Stufenabschnitt gesorgt, wobei eine Endfläche an der Einschubseite des Dichtelements 10 so mit dem Gehäuse 2 in Kontakt gebracht wird, dass in diesem Kontaktabschnitt eine Abdichtung erzielt werden kann. Bei diesem Aufbau muss berücksichtigt werden, dass die elastische Ausdehnung des Dichtelements 10 nicht durch den Kontakt mit dieser Einschubseitenendfläche beschränkt wird.

Vor dem Einbau beträgt bei dem ringförmige Dichtelement des obigen Ausführungsbeispiels der Außenumfangsdurchmesser ϕ 8,4 mm, der Innenumfangsdurchmesser ϕ 3,8 mm und die Dicke T 4 mm. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses besondere Ausführungsbeispiel eingeschränkt. So lassen sich die gleichen Wirkungen mit beispielsweise einem Außenumfangs­ durchmesser von ϕ 4,5 mm bis 8,4 mm, einem Innenumfangs­ durchmesser von ϕ 2,0 bis 3,8 mm und einer Dicke T von 2 mm bis 4 mm erzielen.

In diesem Zusammenhang wird auf Fig. 7B verwiesen, die eine perspektivische Ansicht eines typischen Dichtelements 10 für die Erfindung zeigt, bevor es in das Gehäuse eingebaut bzw. dort untergebracht wird. Fig. 7D zeigt eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Dichtelements 10 für die Erfindung, bevor es in das Gehäuse eingebaut bzw. dort untergebracht wird. Fig. 7A zeigt die Querschnittsform des in Fig. 7B gezeigten Dichtelements 10 und Fig. 7C die Querschnittform des in Fig. 7D gezeigten Dichtelements 10 in Radialrichtung.

Erfindungsgemäß ist das Querschnittsprofil des ringförmigen Dichtelements 10 vor dem Einbau rechteckig. Das Wissen darum schränkt das ringförmige Dichtelement jedoch nicht auf das in Fig. 7A und 7B gezeigte typische Profil ein, sondern schließt auch Abwandlungen wie das in Fig. 7C und 7D gezeigte trapezförmige Querschnittsprofil ein.

Im Übrigen ist der Schutzumfang der Erfindung nicht auf die besprochenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt, sondern ergibt sich aus den Patentansprüchen.

Claims (6)

1. Glühkerze mit
einem zylinderförmigen Gehäuse (2),
einem Heizelement (3) zum Erzeugen von Wärme während eines elektrischen Stromflusses in dem Heizelement, das derart in dem Gehäuse gehalten wird, dass ein Ende des Heizelements aus einem Ende des Gehäuses vorragt,
einem stabförmigen Innenschaft (4), der derart in dem Gehäuse untergebracht ist, dass ein Ende des stabförmigen Innenschafts aus dem anderen Ende des Gehäuses vorragt und das andere Ende des stabförmigen Innenschafts leitend mit dem Heizelement verbunden ist, und
einem ringförmigen Dichtelement (10) zum Abdichten eines Spalts zwischen dem Innenschaft und dem Gehäuse, das derart in das Gehäuse eingebaut ist, dass eine Innen­ umfangsfläche des ringförmigen Dichtelements in Kontakt mit dem Innenschaft kommt und eine Außenumfangsfläche des ringförmigen Dichtelements in Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses kommt,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Einbau des Dichtelements der Querschnitt des Dichtelements in Radialrichtung rechteckig ist und ein Paar zueinander entgegengesetzter Seiten des rechteckigen Querschnitts die Innen- und Außenumfangsfläche des Dichtelements bildet.

2. Glühkerze nach Anspruch 1, bei dem der rechteckige Querschnitt des Dichtelements (10) zu einem Rechteck ausgebildet ist, bei dem die Seiten in Axialrichtung der Glühkerze lange Seiten sind.

3. Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, bei der Ecken (10a) des rechteckigen Querschnitts des Dichtelements (10) an dem einen Ende (2a) des Gehäuses (2) bogenförmig mit einem Radius R abgerundet sind.

4. Glühkerze mit
einem zylinderförmigen Gehäuse (2),
einem Heizelement (3) zum Erzeugen von Wärme während eines elektrischen Stromflusses in dem Heizelement, das derart in dem Gehäuse gehalten wird, dass ein Ende des Heizelements aus einem Ende des Gehäuses vorragt,
einem stabförmigen Innenschaft (4), der derart in dem Gehäuse untergebracht ist, dass ein Ende des stabförmigen Innenschafts aus dem anderen Ende des Gehäuses vorragt und das andere Ende des stabförmigen Innenschafts leitend mit dem Heizelement verbunden ist, und
einem ringförmigen Dichtelement (10) zum Abdichten eines Spalts zwischen dem Innenschaft und dem Gehäuse, das derart in das Gehäuse eingebaut ist, dass eine Innen­ umfangsfläche des ringförmigen Dichtelements in Kontakt mit dem Innenschaft kommt und eine Außenumfangsfläche des ringförmigen Dichtelements in Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses kommt,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach dem Einbau des Dichtelements in das Gehäuse die Kontaktlänge (L) der Innenumfangsfläche des Dichtelements mit dem Innenschaft und der Außenumfangsfläche des Dichtelements mit dem Gehäuse im Querschnittsprofil des Dichtelements in Radialrichtung nicht weniger als 1 mm beträgt.

5. Glühkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Dichtelement (10) mit Isolieröl überzogen ist.

6. Glühkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der eine mit der Außenumfangsfläche des Dichtelements (10) in Kontakt kommende Innenfläche des Gehäuses (2) durch Kaltverformung ausgebildet ist.