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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Zündkerzen
für Verbrennungskraftmaschinen
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen
bekannt. Beispielsweise ist aus der
DE 199 40 455 A1 eine Zündkerze bekannt, welche ein
rohrförmiges,
metallisches Gehäuse
mit einem darauf aufgeprägten
Einschraubgewinde aufweist. Um hierbei möglichst eine geringe Korrosion aufzuweisen,
ist zumindest ein Teil des metallischen Gehäuses mit einer galvanischen
Beschichtung als Schutz versehen. Aufgrund von neueren Motorenentwicklungen
wird jedoch der für
eine Zündkerze
zur Verfügung
stehende Bauraum zunehmend geringer. Moderne Motoren weisen mehrere
Ventile, üblicherweise
zwischen vier und fünf
Ventile pro Zylinder, auf. Um eine bessere Füllung und damit auch eine verbesserte
Leistung zu erhalten, sind dabei insbesondere auch größere Einlassventildurchmesser
wünschenswert.
Weiterhin erfordern die höheren
Leistungsdichten größere Kühlkanäle. Bei
Motoren mit Kraftstoffdirekteinspritzung wird noch ein zusätzlicher
Bauraum für
wenigstens ein Einspritzventil benötigt. Somit wird der pro Zylinder
vorhandene Bauraum für
eine Zündkerze
immer kleiner. Da die Zündkerze
als Verschleißteil
jedoch nach einer gewissen Anzahl von Gebrauchsstunden ausgewechselt
werden muss, muss diese am Zylinder austauschbar angeordnet sein.
Hierzu weisen die bekannten Zündkerzen
ein Gewinde und eine Sechskantangriffsfläche am äußeren Gehäuse der Zündkerze auf, wobei an der Sechskantangriffsfläche üblicherweise
ein Werkzeug mit Schlüsselweite
16 ansetzbar
ist. Da das Werkzeug selbst das Gehäuse außen umschließt und dabei
einen genormten Außendurchmesser
aufweist, muss der Bauraum für
die Zündkerze
abhängig
vom maximalen Außendurchmesser des
Werkzeugs ausgelegt werden. Daher muss ein gewisser Raum auch für einen
Werkzeugangriff vorgesehen werden.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Zündkerze
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass ihr Durchmesser im Vergleich mit den herkömmlichen
Zündkerzen
signifikant reduziert werden kann. Dadurch kann die gesamte Zündkerze
schlanker ausgeführt
werden und insbesondere auch der notwendige Bauraum für die Zündkerze
reduziert werden. Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, einen bisher im Stand
der Technik notwendigen Bauraum für ein Werkzeug zum Montieren bzw.
Demontieren der Zündkerze
zu reduzieren. Somit ist der insgesamt für die Zündkerze notwendige Bauraum,
umfassend den Bauraum für
die Zündkerze
und für
ein Werkzeug, insbesondere in Richtung des brennraumseitigen Endes
der Zündkerze,
reduziert. Dadurch ist es möglich,
eine deutlich verbesserte Anordnung der Zündkerze an einem Zylinderkopf zu
ermöglichen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
dass ein Werkzeugangriffsbereich, an welchem ein Werkzeug zum Montieren
bzw. Demontieren der Zündkerze
angreift, an einem Bereich der Zündkerze
angeordnet ist, welcher zwischen einem anschlussseitigen Ende der
Zündkerze
und einem ersten Dichtungsbereich zwischen einem Isolator und einem
Gehäuse
liegt, ausgehend vom anschlussseitigen Ende zum brennraumseitigen
Ende der Zündkerze.
Zwischen dem Isolator und dem Gehäuse der Zündkerze gibt es üblicherweise
den ersten Dichtbereich, der näher
am anschlussseitigen Ende liegt, und einen zweiten Dichtbereich,
welcher näher
zum Brennraum liegt. Somit wird der Werkzeugangriffsbereich in Richtung
des anschlussseitigen Endes der Zündkerze versetzt. Im Stand
der Technik ist bisher ein Werkzeugangriffsbereich, bedingt durch
den Aufbau der Zündkerze,
immer zwischen dem ersten und zweiten Dichtbereich angeordnet. Durch
die vorliegende Erfindung ist es nun möglich, einen brennraumseitigen
Bereich der Zündkerze
sehr schmal und mit geringem Durchmesser auszubilden. Ferner kann
erfindungsgemäß ein Platzbedarf
für ein
Werkzeug deutlich verkleinert werden.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Weiter
bevorzugt ist der durch die Funktion der Zündkerze bedingte maximale Außendurchmesser
des Gehäuses
der Zündkerze
größer oder
gleich einem Durchmesser eines Werkzeugangriffsbereichs. Hierbei
kann beispielsweise für
das Gehäuse der
Zündkerze
ein Durchmesser von ca. 16 mm verwendet werden und für den Werkzeugangriffsbereich ein
deutlich reduzierter Durchmesser. Es sei angemerkt, dass der Werkzeugangriffsbereich
vorzugsweise am Gehäuse
angeordnet ist, wobei das Gehäuse
in Richtung des anschlussseitigen Zündkerzenendes über den
zweiten Dichtbereich verlängert
ist und der Werkzeugangriffsbereich an dieser Verlängerung
angeordnet ist.
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Der
Werkzeugangriffsbereich ist vorzugsweise als Sechskant ausgebildet.
Dadurch kann mit einem Standardwerkzeug sowie einem Schraubenschlüssel o.Ä. ein Wechsel
der Zündkerze
vorgenommen werden. Besonders bevorzugt weist der Sechskant dabei
eine Schlüsselweite
von 12 oder 13 auf.
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Gemäß einem
anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst der Werkzeugangriffsbereich einen Hülsenbereich
mit einem Werkzeugeingriffsmittel. Das Werkzeugeingriffsmittel ist vorzugsweise
eine Nut oder eine Bohrung. Mit einem komplementär zum Werkzeugeingriffsmittel
gebildeten Werkzeug kann somit eine derartige Zündkerze montiert bzw. demontiert
werden. Hierdurch kann die Zündkerze
mit einem besonders schmalen Werkzeug montiert bzw. demontiert werden,
welches in Axialrichtung der Zündkerze
angesetzt wird.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
der Werkzeugangriffsbereich an einem elektrischen Anschlussmittel
der Zündkerze
angeordnet. Das elektrische Anschlussmittel liegt dabei am anschlussseitigen
Ende der Zündkerze
und weist somit eine Doppelfunktion, nämlich die Bereitstellung des
elektrischen Anschlusses als auch eine Funktion als Werkzeugangriffsbereich
auf. Dadurch kann auf die Ausbildung eines separaten Bauteils mit
Werkzeugangriffsbereich verzichtet werden.
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Der
Werkzeugangriffsbereich am elektrischen Anschlussmittel ist vorzugsweise
an einem Anschlussbolzen der Zündkerze
ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Werkzeugangriffsbereich
dabei an einer zum Ende der Zündkerze
gerichteten Stirnseite des Anschlussbolzens ausgebildet. Der Werkzeugangriffsbereich
kann dabei beispielsweise eine Ausnehmung zum Eingriff mit einem
Schraubendreher oder Inbusschlüssel,
oder eine asymmetrisch angeordnete Bohrung zum Eingriff mit einem
Spezialwerkzeug sein. Ebenfalls ist es denkbar, dass am Ende des
Anschlussbolzens ein Sechskant o.Ä. vorgesehen ist. Auch kann
der Werkzeugangriffsbereich z.B. eine Torx-Geometrie aufweisen,
welche den Vorteil einer besseren Fertigbarkeit gegenüber einem
Innensechskant hat. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird ein Angriffspunkt
für ein
Werkzeug an der Zündkerze
noch weiter vom brennraumseitigen Ende der Zündkerze entfernt, so dass der
notwendige Bauraum für
ein Werkzeug weiter verkleinert werden kann.
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Alternativ
kann das Werkzeugeingriffsmittel auch seitlich am elektrischen Anschlussmittel
vorgesehen sein. Das Werkzeugeingriffsmittel ist dabei besonders
bevorzugt als Nut oder Bohrung ausgebildet.
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Die
vorliegende Erfindung ist bei allen Arten von Zündkerzen, insbesondere herkömmliche
Zündkerzen
mit Elektroden oder Laserzündkerzen,
verwendbar. Durch die Verschiebung des Angriffspunkts eines Werkzeugs
von der brennraumseitigen Hälfte zur
anschlussseitigen Hälfte
der Zündkerze
kann somit insbesondere ein notwendiger Bauraum für das Werkzeug
reduziert werden. Dies ermöglicht
die Bereitstellung einer besonders schlanken und hinsichtlich ihrer
Außenabmessungen
optimierten Zündkerze.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Zündkerze
gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2a und 2b schematische
Ansichten einer Zündkerze
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3a und 3b schematische
Ansichten einer Zündkerze
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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4 eine
schematische Ansicht eines elektrischen Anschlussmittels für eine Zündkerze
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und
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5a und 5b schematische
Ansichten eines Anschlussmittels für eine Zündkerze gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 eine Zündkerze 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die Zündkerze 1 einen Isolator 2 und
ein aus Metall hergestelltes Gehäuse 3.
Der Elektrodenbereich der Zündkerze umfasst
Elektroden 9a und 9b, die am brennraumseitigen
Ende 10 der Zündkerze 1 angeordnet
sind. Das brennraumseitige Ende der Elektrode wird durch die Masseelektrode
definiert. Die Zündkerze 1 umfasst ferner
ein Gehäuse 3,
welches aus einem Metall hergestellt ist, und an dem integral ein
Gewinde 4 zum Einschrauben in ein entsprechend ausgebildetes
Gewinde in einem Motorbauteil vorgesehen ist. Ein mittlerer Gehäuseabschnitt 5 des
Gehäuses 3 weist
in bekannter Weise eine Stauch- und Warm-Strumpfzone 5a auf.
Ferner ist am Gehäuse 3 integral
noch ein Werkzeug-Angriffsbereich 6 gebildet. Die Zündkerze 1 umfasst
ferner einen Anschlussbolzen 7, der in bekannter Weise
im Inneren des Isolators 2 angeordnet ist und z.B. über eine
elektrisch leitende Glasschmelze und in manchen Fällen einen
Kontaktstift mit der Mittelelektrode 9a verbunden ist.
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Die
Zündkerze 1 umfasst
somit ein brennraumseitiges Ende 10 im Bereich der Elektroden 9a, 9b und
ein anschlussseitiges Ende 11 im Bereich eines anschlussseitigen
Endelements 8. Das Endelement 8 kann beispielsweise
als eine auf ein Gewinde des Anschlussbolzens 7 aufgeschraubte
Anschlussmutter sein oder alternativ als Steckelement ausgebildet
sein, das einstückig
mit dem Anschlussbolzen 7 gebildet ist. An dem anschlussseitigen
Endelement 8 wird dann in bekannter Weise ein Zündkabel
befestigt.
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Zwischen
dem Gehäuse 3 und
dem Isolator 2 ist ferner ein erster Dichtbereich 20 und
ein zweiter Dichtbereich 21 vorgesehen. Wie aus 1 ersichtlich
ist, umschließt
das Gehäuse
den Isolator 2, wobei der erste Dichtbereich 20 näher zum
anschlussseitigen Ende 11 der Zündkerze angeordnet ist und der
zweite Dichtbereich 21 näher zum Brennraum angeordnet
ist.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, ist der Werkzeug-Angriffsbereich 6 am
anschlussseitigen Ende des Gehäuses 3 angeordnet.
Hierzu ist das Gehäuse 3 über den
ersten Dichtbereich 20 in Richtung des anschlussseitigen
Endes 11 verlängert.
Der Werkzeug-Angriffsbereich 6 ist somit in einem Bereich
L1 zwischen dem ersten Dichtbereich 20 und dem anschlussseitigen
Ende 11 der Zündkerze 1 angeordnet.
In 1 bezeichnet L die Gesamtlänge der Zündkerze. Dadurch ist es möglich, dass
das Gehäuse 3 nicht
mehr einen maximalen Durchmesser für ein Werkzeug zur Montage/Demontage
der Zündkerze 1 aufweisen
muss, sondern es kann einen maximalen Durchmesser D1 entsprechend
den funktionalen Anforderungen der Zündkerze, insbesondere Dicke
der Isolation, aufweisen. Da der Werkzeug-Angriffsbereich 6 vom
brennraumseitigen Ende 10 relativ weit entfernt ist und
an einem Bereich der Zündkerze
mit reduziertem Außendurchmesser
angeordnet ist, kann der maximale Durchmesser des Werkzeug-Angriffsbereiches
deutlich reduziert werden, insbesondere auf Schlüsselweiten 12 oder 13 bei
Gewinde M14 und Isolatorkopfdurchmesser von 10,5 mm. Dadurch verringert
sich der Außendurchmesser des
Werkzeugs und somit der dafür
erforderliche radiale Platzbedarf in der Motorkomponente.
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Zusätzlich ist
der Werkzeug-Angriffsbereich vom brennraumseitigen Ende 10 relativ
weit entfernt. Im Motor muss nur bis zu diesem Bereich radial genügend Platz
vorhanden sein, um das Werkzeug zum Montieren und Demontieren der
Zündkerze
aufnehmen zu können.
Im Bereich zwischen Werkzeug-Angriffsbereich und äußerer Dichtstelle 22 wird
der für die
Zündkerze
erforderliche Bauraum im Motor nur durch den Durchmesser dieser
Dichtstelle 22 vorgegeben. In 1 ist der
Werkzeug-Angriffsbereich 6 mit einem deutlich reduzierten
Durchmesser D2 gezeigt. Der Durchmesser D2 entspricht dabei insbesondere
einem Durchmesser eines Werkzeugs mit einer Schlüsselweite 12 oder 13.
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Der
Werkzeug-Angriffsbereich 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel
einstückig
mit dem Gehäuse 3 gebildet.
Es sei jedoch angemerkt, dass der Werkzeug-Angriffsbereich 6 auch
als separates Teil vorgefertigt werden kann und anschließend mit
dem Gehäuse 3 beispielsweise
mittels Schweißen
oder Löten
oder Kleben oder Verstemmen mit dem Gehäuse 3 verbunden werden
kann.
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Wie
ferner aus 1 ersichtlich ist, muss an einem
brennraumseitigen Bereich L2 der Zündkerze in unmittelbarer Umgebung
der Zündkerze
kein zusätzlicher
Bauraum für
ein Werkzeug bereitgestellt werden, welches zum Montieren/Demontieren
der Zündkerze 1 notwendig
ist. Der notwendige Bauraum für
ein Werkzeug, das in Axialrichtung X-X der Zündkerze aufgesetzt wird, muss
lediglich in der Umgebung des Werkzeug-Angriffsbereichs 6 vorgesehen werden
und liegt somit ausschließlich
im Bereich L1 zwischen dem ersten Dichtbereich 20 und dem
anschlussseitigen Ende 11 der Zündkerze 1. Somit ist erfindungsgemäß der Werkzeug-Angriffsbereich 6 in einer
anschlussseitigen Hälfte
der Zündkerze
angeordnet. Dadurch ist am brennraumseitigen Bereich L2 der Zündkerze 1 kein
zusätzlicher
radialer Bauraum für
ein Werkzeug bereitzuhalten, so dass andere am Brennraum angeordnete
Einrichtungen, wie z.B. Einlassventile, Auslassventile, Einspritzvorrichtungen
usw., näher
an der Zündkerze
angeordnet werden können.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 2a und 2b eine
Zündkerze 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche
Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
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Im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
weist die Zündkerze 1 des
zweiten Ausführungsbeispiels
einen alternativ ausgebildeten Werkzeug-Angriffsbereich 6 auf.
Wie aus den 2a und 2b ersichtlich
ist, ist der Werkzeug-Angriffsbereich 6 durch einen hülsenartigen
Bereich 12 gebildet, welcher einstückig mit dem Gehäuse 3 ausgebildet
ist. Der hülsenartige
Bereich 12 ist in Richtung des brennraumseitigen Endes 11 wieder
nach dem ersten Dichtbereich 20 angeordnet. Im ringförmigen hülsenartigen
Bereich 12 ist eine Bohrung 13 gebildet, welche
zur Aufnahme eines entsprechend ausgebildeten Montagewerkzeugs (nicht
dargestellt) dient. Wenn das Montagewerkzeug auf den ringförmigen,
hülsenartigen
Bereich 12 aufgesteckt ist, kann somit über ein in die Bohrung 13 ragendes
vorstehendes Element des Werkzeugs und die Bohrung 13 ein
Drehmoment auf die Zündkerze 1 übertragen werden.
Damit ist eine Montage bzw. Demontage der Zündkerze einfach möglich. Der
ringförmige
Hülsenbereich 12 kann
dabei besonders einfach und kostengünstig bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist der Außendurchmesser
des Werkzeugs kleiner als der maximale Außendurchmesser des Kerzengehäuses. Im
Motor ist dann kein zusätzlicher
Bauraum für das
Werkzeug notwendig. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel
dem ersten Ausführungsbeispiel,
so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 3a und 3b eine
Zündkerze 1 gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile
sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei beim
dritten Ausführungsbeispiel
an einem ringförmigen
Hülsenbereich 12,
welcher einstückig
mit dem Gehäuse 3 gebildet
ist, eine Radialnut 14 gebildet ist. Wie die Bohrung 13 des
zweiten Ausführungsbeispiels
dient die Radialnut 14 des dritten Ausführungsbeispiels zur Übertragung
eines an einem komplementär
ausgebildeten Werkzeug (nicht dargestellt) aufgebrachten Drehmoments
auf die Zündkerze 1.
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so
dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 4 eine Zündkerze
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile
sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bezeichnet.
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Die
Zündkerze
des vierten Ausführungsbeispiels
weist einen Werkzeug-Angriffsbereich 6 auf, welcher unmittelbar
am anschlussseitigen Ende 11 der Zündkerze angeordnet ist. Der
Anschlussbolzen 7 weist dabei ein anschlussseitiges Endelement 8 auf,
welches einstückig
mit dem Anschlussbolzen 7 gebildet ist. Alternativ könnte der
Anschlussbolzen auch aufgeschraubt oder verstemmt sein. Im anschlussseitigen
Endelement 8 ist eine Nut 15 vorgesehen, über welche
ein Drehmoment auf die Zündkerze 1 mittels
eines entsprechend ausgebildeten Werkzeugs übertragen werden kann. Die
Nut 15 verläuft über den
gesamten Durchmesser des anschlussseitigen Endes des Endelements 8.
Ein zur Nut 15 entsprechend ausgebildetes Werkzeug kann dabei
beispielsweise ein normaler Schlitz-Schraubendreher sein.
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Somit
wird beim vierten Ausführungsbeispiel der
Werkzeug-Angriffsbereich 6 an das anschlussseitige Ende 11 der
Zündkerze
angeordnet. Dadurch kann ein für
die Zündkerze
notwendiger Bauraum entlang des gesamten Umfangs der Zündkerze,
insbesondere auch für
ein Werkzeug zum Wechseln der Zündkerze,
eingespart werden. Dadurch kann eine besonders schlanke und nur
einen geringen Außendurchmesser
aufweisende Zündkerze
bereitgestellt werden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen,
so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 5a und 5b eine
Zündkerze
gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche
Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bezeichnet sind.
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Das
fünfte
Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem vierten Ausführungsbeispiel, wobei beim
fünften
Ausführungsbeispiel
ein Werkzeug-Angriffsbereich 6 seitlich an einem anschlussseitigen
Endelement 8 der Zündkerze
angeordnet ist. Genauer ist der Werkzeug-Angriffsbereich 6 mit einer seitlichen
Nut 16 an einer Auflagefläche 8a des Endelements 8 gebildet.
Das Endelement 8 ist wieder einstückig mit dem Anschlussbolzen 7 gebildet.
Ein Drehmoment wird auch die Zündkerze
wieder mit einem komplementär
zur seitlichen Nut 16 und im Endelement 8 ausgebildeten
Werkzeug aufgebracht. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den
vorhergehenden Ausführungsbeispielen,
so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Das
anschlussseitige Endelement 8 umfasst eine radial vorspringende
Auflagefläche 8a,
mit welcher das Endelement an der Isolation 2 der Zündkerze 1 anliegt.