DE102007022619B4

DE102007022619B4 - Glühkerze und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE102007022619B4
Application number: DE102007022619.7A
Authority: DE
Inventors: Masanori Otsubo; Chiaki Kumada
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: JP2007333374A; JP5102530B2; DE102007022619A1

Abstract

Glühkerze, die umfasst:
einen Stiftheizer (3) mit einem Spulenglied und einem zylindrischen Hüllrohr (7), wobei das zylindrische Hüllrohr (7) ein geschlossenes vorderes Ende (7a) aufweist und das Spulenglied aufnimmt, und
ein Metallgehäuse (2) mit einer Axialbohrung (4) und einem Verbindungsteil (17), der von einer Fläche der Axialbohrung nach innen vorsteht,
wobei der Stiftheizer (3) umfasst:
einen Spitzenteil (7b), der von einem vorderen Ende des Metallgehäuses (2) vorsteht,
einen Passteil (21), der in dem Verbindungsteil (17) des Metallgehäuses (2) fixiert ist,
einen ersten Teil (27) mit großem Durchmesser, der zwischen dem Spitzenteil (7b) und dem Passteil (21) ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer als derjenige des Passteils (21) ist, und
einen ersten Schulterteil (28), der zwischen dem ersten Teil (27) mit großem Durchmesser und dem Passteil (21) ausgebildet ist, wobei der erste Schulterteil (28) von einem vorderen Stufenteil (19) des Verbindungsteils (17) beabstandet ist,
einen Teil (26) mit mittlerem Durchmesser, der zwischen dem ersten Schulterteil (28) und dem Passteil (21) vorgesehen ist und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als derjenige des ersten Teils (27) mit großem Durchmesser und größer als derjenige des Passteils (21) ist, und
einen dritten Schulterteil (29), der zwischen dem Teil (26) mit mittlerem Durchmesser und dem Passteil (21) vorgesehen ist,
wobei eine Differenz im Außendurchmesser zwischen dem ersten Teil (27) mit großem Durchmesser und dem Teil (26) mit mittlerem Durchmesser größer ist als die Differenz im Außendurchmesser zwischen dem Teil (26) mit mittlerem Durchmesser und dem Passteil (21).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glühkerze zum Vorheizen eines Dieselmotors oder ähnlichem sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Eine Glühkerze wird in weiter Verbreitung zum Vorheizen eines Dieselmotors oder ähnlichem unter Verwendung eines Stiftheizers verwendet. Die Glühkerze umfasst ein zylindrisches Metallgehäuse mit einer Axialbohrung, die sich durch das Metallgehäuse in einer Axialrichtung des Metallgehäuses erstreckt, sowie einen Stiftheizer, der derart in der Axialbohrung aufgenommen ist, dass ein Spitzenendteil des Stiftheizers von einem vorderen Ende des Metallgehäuses vorsteht.
Der Stiftheizer umfasst: ein Hüllrohr aus Metall mit einem geschlossenen vorderen Endteil; ein Spulenglied, das in dem Metallhüllrohr aufgenommen ist, wobei das vordere Ende des Spulenglieds mit dem geschlossenen vorderen Endteil verbunden ist; ein Isolationspulver, das in das Hüllrohr eingefüllt ist; und einen Anschlussstift, der mit dem hinteren Ende des Spulenglieds verbunden ist. Weiterhin ist ein hinterer Teil des Hüllrohrs in einem Verbindungsteil der Axialbohrung des Metallgehäuses durch eine Presspassung derart fixiert, dass der Spitzenteil des Stiftheizers von dem Metallgehäuse vorsteht (siehe z.B. die offen gelegte japanische Patentanmeldung (kokai) JP 2003-51371 A (entspricht EP1 262 716 A2 ) (Patentdokument 1)).
Die Glühkerze wird in einem Dieselmotor montiert, wobei der Spitzenendteil des Stiftheizers in eine Verbrennungskammer vorsteht. Die Verbrennungskammer wird vor dem Starten des Motors durch den Stiftheizer vorgeheizt.
In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Dieselmotoren gestiegen, weil diese einen geringeren Kraftstoffverbrauch und einen geringeren Kohlendioxidausstoß als Benzinmotoren aufweisen, wobei der Anteil der Kraftfahrzeuge mit Dieselmotoren stark gestiegen ist. Weil der Entwurf von Dieselmotoren stetig verkleinert wird, muss der Wassermantel um die Glühkerze herum weniger Raum einnehmen, sodass die Glühkerze unter Umständen nicht vollständig abgekühlt wird. Daraus resultiert, dass die Glühkerze aufgrund der hohen Temperaturen weich wird, was zu einem Problem führen kann, wenn die Verbindungskraft zwischen dem Metallgehäuse und dem Stiftheizer vermindert wird. Wenn ein übermäßiger Verbrennungsdruck unter einer hohen Temperatur auf den Stiftheizer ausgeübt wird, kann der Stiftheizer von einer vorbestimmten Position nach hinten verschoben werden oder sogar aus dem Metallgehäuse gedrückt werden.
Wie in dem Patentdokument 1 gezeigt, ist aus dem Stand der Technik eine Glühkerze bekannt, in der ein Stiftheizer in einen Verbindungsteil eines Metallgehäuses pressgepasst ist, wobei ein an dem Verbindungsteil fixierter Passteil gedichtet ist.
Die Dichtung ist jedoch wahrscheinlich nicht stark genug, um zu verhindern, dass der Stiftheizer durch einen Verbrennungsdruck oder ähnliches aus dem Metallgehäuse gedrückt wird, insbesondere in einer Umgebung mit einer hohen Temperatur, in der die Glühkerze weich werden kann.
Die vorliegende Erfindung nimmt auf die oben geschilderten Probleme Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Glühkerze, die verhindern kann, dass ein Stiftheizer aufgrund eines Verbrennungsdrucks oder ähnlichem herausgedrückt wird, sowie weiterhin ein Verfahren zum Herstellen derselben anzugeben.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, umfasst eine Glühkerze erfindungsgemäß die Merkmale des ersten Patentanspruchs sowie betreffend das Verfahren die Merkmale des neunten Patentanspruchs. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen dazu.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist der erste Teil mit großem Durchmesser derart vorgesehen, dass er den Schulterteil bildet, der von einem vorderen Stufenteil des Verbindungsteils beabstandet ist. Weil der Schulterteil separat zu dem Dichten durch den Verbindungsteil ausgebildet wird, kann der Schulterteil so groß ausgebildet werden, dass der Stiftheizer durch den Verbindungsteil des Metallgehäuses gehalten wird.
Wenn das Hüllrohr einem Umformungsprozess unterzogen wird, kann eine Variation in der Länge aufgrund einer Schrumpfung des Hüllrohrs auftreten. Wenn also der erste Schulterteil in Kontakt mit dem vorderen Stufenteil des Verbindungsteils ist, kann sich die Pressverbindungslast wesentlich erhöhen, wenn der erste Teil mit großem Durchmesser in Kontakt mit dem vorderen Stufenteil ist. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann jedoch eine Variation in der Presspasslänge sowie der Presspasslast absorbiert werden.
Um diese Effekte sicherzustellen, liegt die Distanz zwischen dem ersten Schulterteil des Hüllrohrs und dem vorderen Stufenteil des Verbindungsteils vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,3 mm und 1,5 mm.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst der Stiftheizer vorzugsweise weiterhin: einen hinteren Endteil, der an der Seite des hinteren Endes des Passteils vorgesehen ist und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als derjenige des Passteils ist; einen zweiten Schulterteil, der zwischen dem hinteren Endteil und dem Passteil vorgesehen ist, wobei ein Winkel θ1 und ein Winkel θ2 die Beziehung θ2<θ1 erfüllen, wobei der Winkel θ1 durch den ersten Schulterteil des Stiftheizers und die Achsenlinie des Stiftheizers gebildet wird und wobei der Winkel θ2 durch den zweiten Schulterteil des Stiftheizers und die Achsenlinie des Stiftheizers gebildet wird.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird der Stiftheizer aufgrund des zweiten Schulterteils problemlos in den Verbindungsteil des Metallgehäuses pressgepasst und koaxial mit dem Zentrum des Metallgehäuses ausgerichtet, um eine Exzentrizität des Hüllrohrs zu verhindern. Wenn der Winkel θ2 des zweiten Schulterteils dagegen so groß wie der Winkel θ1 des ersten Schulterteils ist, unterstützt der zweite Schulterteil das Einführen des Stiftheizers nicht, sondern behindert es, weil er gegen den vorderen Stufenteil des Verbindungsteils stößt. Wenn die Beziehung θ2<θ1 erfüllt wird, kann die dritte Schulter das Einführen des Stiftheizers unterstützen, während die erste Schulter verhindern kann, dass der Stiftheizer nach hinten gedrückt wird.
Um eine Bewegung des Stiftheizers nach vorne zu verhindern, umfasst der Stiftheizer vorzugsweise weiterhin einen zweiten Teil mit großem Durchmesser, der zwischen dem Passteil und dem zweiten Schulterteil vorgesehen ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer als derjenige des Passteils und größer als derjenige des hinteren Endteils ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung erfüllen ein Winkel θ3 und ein Winkel θ1 die Beziehung θ3<θ1<=90°, wobei der Winkel θ3 durch den vorderen Stufenteil des Verbindungsteils und die Achsenlinie des Metallgehäuses gebildet wird und wobei der Winkel θ1 durch den ersten Schulterteil des Stiftheizers und die Achsenlinie des Stiftheizers gebildet wird.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann der Schulterteil des Stiftheizers einfacher durch den ersten Stufenteil des Verbindungsteils erfasst werden. Um einen besseren Effekt zu erzielen, erfüllen die Winkel θ3, θ1 vorzugsweise die Beziehung 15°<=θ3<θ1. Wenn nämlich die Winkel θ3, θ1 kleiner als 15 Grad sind, wird die Größe der Stufe so klein, dass das Hüllrohr nicht vollständig vor einem Herausdrücken geschützt ist. Wenn die Winkel θ3, θ1 dagegen in einer Unterschneidung mit etwa mehr als 90 Grad gebildet werden, werden der Herstellungsprozess für das Metallgehäuse und das Hüllrohr kompliziert, wodurch die Herstellungskosten für die Glühkerze erhöht werden. Deshalb ist ein derartiger Winkel nicht wünschenswert. Insbesondere erfüllt der Winkel die Beziehung θ1<90°.
Wenn man den zweiten und den dritten Aspekt der Erfindung kombiniert, erfüllen die Winkel θ1, θ2 und θ3 die Beziehung θ2<θ3<θ1<90°. Weil der Winkel θ2 kleiner als der Winkel θ3 ist, kann der zweite Schulterteil durch den vorderen Stufenteil des Verbindungsteils hindurchgehen, wenn der Stiftheizer in das Metallgehäuse eingeführt wird.
Gemäß der Erfindung umfasst der Stiftheizer weiterhin einen Teil mit einem mittleren Durchmesser, der zwischen dem ersten Schulterteil und dem Passteil vorgesehen ist und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als derjenige des ersten Teils mit großem Durchmesser und größer als derjenige des Passteils ist, sowie einen dritten Schulterteil, der zwischen dem Teil mit mittlerem Durchmesser und dem Passteil vorgesehen ist.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wirken der erste und der dritte Schulterteil zusammen, um zu verhindern, dass sich der Stiftheizer nach hinten bewegt, sodass der Stiftheizer an dem Verbindungsteil des Metallgehäuses fixiert und an einer vorbestimmten Position gesichert werden kann.
Um zu verhindern, dass das Hüllrohr aufgrund eines Verbrennungsdrucks oder ähnlichem nach hinten gedrückt wird, ist die Differenz im Außendurchmesser zwischen dem ersten Teil mit großem Durchmesser und dem Teil mit mittlerem Durchmesser größer als die Differenz im Außendurchmesser zwischen dem Teil mit mittlerem Durchmesser und dem Passteil, die durch eine Umformung bei der Presspassung verursacht wird.
Die Differenz im Außendurchmesser zwischen dem Teil mit mittlerem Durchmesser und dem ersten Teil mit großem Durchmesser beträgt vorzugsweise 0,02 mm oder mehr und besser 0,05 mm oder mehr, sodass das Hüllrohr effektiv davor beschützt werden kann, herausgedrückt zu werden. Wenn die Differenz in den Außendurchmessern dagegen größer als 1,00 mm ist, kann es schwierig sein, einen ausreichenden Zwischenraum zwischen der Axialbohrung des Metallgehäuses und dem ersten Teil mit großem Durchmesser vorzusehen. Deshalb fällt die Differenz im Außendurchmesser zwischen dem Teil mit mittlerem Durchmesser und dem ersten Teil mit großem Durchmesser vorzugsweise in einen Bereich zwischen 0,2 mm und 1,0 mm und besser in einen Bereich zwischen 0,05 und 1,00 mm.
Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze angegeben, wobei die Glühkerze umfasst: einen Stiftheizer mit einem Spulenglied und einem zylindrischen Hüllrohr, wobei das zylindrische Hüllglied ein geschlossenes vorderes Ende aufweist und das Spulenglied aufnimmt; und ein Metallgehäuse mit einer Axialbohrung und einem Verbindungsteil, der von einer Fläche der Axialbohrung nach innen vorsteht. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Ausbilden eines Metallgehäuses, das den Verbindungsteil aufweist; Ausbilden eines Stiftheizers, der einen Teil mit großem Durchmesser, einen Teil mit kleinem Durchmesser, dessen Außendurchmesser kleiner als derjenige des Teils mit großem Durchmesser ist, und einen Schulterteil aufweist, der zwischen dem Teil mit großem Durchmesser und dem Teil mit kleinem Durchmesser vorgesehen ist, wobei der Teil mit kleinem Durchmesser eine Axiallänge aufweist, die länger als diejenige des Verbindungsteils ist; und Einführen des Teils mit kleinem Durchmesser des Stiftheizers in den Verbindungsteil des Metallgehäuses, sodass ein Teil des Teils mit kleinem Durchmesser durch den Verbindungsteil in einem Zustand pressgepasst wird, in dem der Schulterteil von einem vorderen Stufenteil des Verbindungsteils beabstandet ist.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird in dem Rohrausbildungsschritt vor dem Einführungsschritt der Teil mit großem Durchmesser, dessen Außendurchmesser größer als derjenige des Teils mit kleinem Durchmesser ist, zuvor ausgebildet, sodass ein Schulterteil, der eine Durchmesserdifferenz aufweist, die relativ größer als die durch den folgenden Presspassprozess verursachte Differenz in dem Außendurchmesser ist, ausgebildet werden kann.
Weil in dem Rohrausbildungsschritt das Hüllrohr allgemein einem Umformungsprozess ausgesetzt wird, kann eine Variation in der Länge aufgrund einer Schrumpfung des Hüllrohrs entstehen. Wenn also der Teil mit großem Durchmesser zuvor an der Zwischenposition zu dem vorderen Stufenteil des Verbindungsteils fixiert wird, kann eine Variation in der Presspasslänge und der Presspasslast absorbiert werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze angegeben, die umfasst: einen Stiftheizer mit einem Spulenglied und einem zylindrischen Hüllrohr, wobei das zylindrische Hüllglied ein geschlossenes vorderes Ende aufweist und das Spulenglied aufnimmt; und ein Metallgehäuse mit einer Axialbohrung und einem Verbindungsteil, der von einer Fläche der Axialbohrung nach innen vorsteht. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Ausbilden eines Metallgehäuses, das den Verbindungsteil aufweist; und Ausbilden eines Stiftheizers, der umfasst: einen Teil mit großem Durchmesser, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des Verbindungsteils ist; einen hinteren Endteil mit einem Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des Verbindungsteils ist; einen Teil mit kleinem Durchmesser, der zwischen dem Teil mit großem Durchmesser und dem hinteren Endteil vorgesehen ist, wobei der Teil mit kleinem Durchmesser einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als derjenige des Teils mit großem Durchmesser und größer als der Innendurchmesser des Verbindungsteils ist; einen ersten Schulterteil, der zwischen dem Teil mit großem Durchmesser und dem Teil mit kleinem Durchmesser vorgesehen ist; und einen zweiten Schulterteil, der zwischen dem Teil mit kleinem Durchmesser und dem hinteren Endteil vorgesehen ist; und Einführen des hinteren Endteils des Stiftheizers in die Axialbohrung des Metallgehäuses von einem vorderen Ende des Metallgehäuses, bis der zweite Schulterteil durch den Verbindungsteil des Metallgehäuses hindurchgeht und der Teil mit kleinem Durchmesser des Stiftheizers durch den Verbindungsteil des Metallgehäuses gehalten wird. In dem Verfahren erfüllen die Winkel θ1, θ2 und θ3 die Beziehung θ2<θ3<θ1<90°, wobei der Winkel θ1 durch den ersten Schulterteil des Stiftheizers und die Achsenlinie des Stiftheizers gebildet wird, der Winkel θ2 durch den zweiten Schulterteil des Stiftheizers und die Achsenlinie des Stiftheizers gebildet wird und der Winkel θ3 durch den vorderen Stufenteil des Verbindungsteils und die Achsenlinie des Metallgehäuses gebildet wird.
Weil gemäß diesem Aspekt der Erfindung der Winkel θ2 kleiner als der Winkel θ3 ist, kann der zweite Schulterteil problemlos während des Einführungsschritts durch den Verbindungsteil des Metallgehäuses hindurchgehen. Und weil der Winkel θ1 größer als der Winkel θ3 ist, kann der vordere Stufenteil einfach verhindern, dass der erste Schulterteil während des Betriebs des Sensors durch den vorderen Stufenteil hindurchgeht.
Die Erfindung wird im Folgenden im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, die lediglich bevorzugte Ausführungsformen sind.

1(a) ist eine Gesamtansicht einer Glühkerze gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1(b) ist eine Längsschnittansicht, die den internen Aufbau der Glühkerze und des Hüllrohrs zeigt.
2 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht, die einen Verbindungsaufbau eines Metallgehäuses und eines Hüllrohrs und insbesondere die Durchmesser von verschiedenen Teilen des Hüllrohrs zeigt.
3 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht, die schematisch einen Verbindungsaufbau eines Metallgehäuses und eines Hüllrohrs und insbesondere die Winkel des ersten und des zweiten Schulterteils und des vorderen Stufenteils zeigt.

Wie in 1(a) und 1(b) gezeigt, umfasst eine Glühkerze 1 ein zylindrisches Metallgehäuse 2 und einen Stiftheizer 3, der in dem Metallgehäuse 2 gehalten wird.
Das Metallgehäuse 2 weist eine Axialbohrung 4 auf, die sich in der Richtung der Achsenlinie C1 des Metallgehäuses erstreckt. Weiterhin sind ein Schraubteil 5 für die Montage an einem Dieselmotor und ein in der Querschnittrichtung hexagonal geformter Werkzeugverbindungsteil 6 für die Verbindung mit einem Werkzeug wie etwa einem Drehmomentschlüssel auf einer Außenfläche des Metallgehäuses 2 ausgebildet.
Der Stiftheizer 3 erstreckt sich entlang der Achsenlinie C2, die mit der Achsenlinie C1 des Metallgehäuses ausgerichtet ist. Der Stiftheizer 3 umfasst ein Hüllrohr 7 und einen Anschlussstift 8. Das Hüllrohr 7 ist ein Metallrohr, das ein geschlossenes vorderes Ende 7a aufweist und in dem ein Spulenglied aufgenommen wird. Insbesondere umfasst das Spulenglied eine Heizspule 9, die mit dem vorderen, geschlossenen Ende 7a des Hüllrohrs 7 verbunden ist, und eine Steuerspule 10, die die Heizspule 9 und den Anschlussstift 8 verbindet. Das Hüllrohr 7 ist mit einem Isolationspulver 11 wie etwa einem Magnesiumpulver verbunden. Ein Spitzenteil 7b des Hüllrohrs 7 steht von einem vorderen Ende 2a des Metallgehäuses 2 vor.
Ein vorderer Endteil 8a des Anschlussstifts 8 wird in das Hüllrohr 7 eingeführt, um elektrisch mit einem hinteren Ende der Steuerspule 10 verbunden zu werden. Ein hinterer Endteil 8b des Anschlussstiftes 8 steht von dem hinteren Ende 2b des Metallgehäuses 2 vor. Ein elastischer O-Ring 12, eine Isolationsbuchse 13 aus Kunstharz oder ähnlichem, ein Ring 14, der eine Lösung der Isolationsbuchse 13 verhindert, und eine Mutter 15 für eine elektrische Verbindung mit einem Kabel sind um den hinteren Endteil 8b des Anschlussstifts 8 herum in dieser Reihenfolge angebracht.
Mit Bezug auf 2 wird im Folgenden eine Verbindung zwischen dem Metallgehäuse 2 und dem Stiftheizer 3 näher beschrieben. 2 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht des Verbindungsteils zwischen dem Metallgehäuse 2 und dem Stiftheizer 3.
Das Metallgehäuse 2 und das Hüllrohr 7 des Stiftheizers 3 werden durch eine so genannte Presspassung fixiert. Der Verbindungsteil 17 weist einen Innendurchmesser auf, der kleiner als derjenige der benachbarten Teile der Axialbohrung 4 ist. Der Verbindungsteil 17 umfasst eine Verbindungsfläche 18, die sich entlang der Achsenlinie C1 erstreckt, einen vorderen Stufenteil 19 und einen hinteren Stufenteil 20. Der vordere Stufenteil 19 ist mit einer sich verjüngenden Form ausgebildet, wobei der Durchmesser zu dem vorderen Ende hin zunimmt. Der hintere Stufenteil 20 ist dagegen mit einer sich verjüngenden Form ausgebildet, wobei der Durchmesser zu dem hinteren Ende hin zunimmt. In dieser Ausführungsform liegt der Innendurchmesser D1 der Axialbohrung 4 für das Metallgehäuse 2 bei 5,50 mm, während der Innendurchmesser D2 des Verbindungsteils 17 bei 4,36 mm liegt.
Das Hüllrohr 7 des Stiftheizers 3 umfasst: einen Passteil 21, der durch eine Presspassung an dem Verbindungsteil 17 fixiert ist; ein hinteres Ende 22, das auf der Einführseite liegt, wenn das Hüllrohr 7 in das Metallgehäuse 2 eingeführt wird; einen hinteren Endteil 23 mit einem Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser D2 des Verbindungsteils 17 ist; einen zweiten Teil mit großem Durchmesser 24, der in Nachbarschaft zu dem Passteil 21 ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer als der Innendurchmesser D2 des Verbindungsteils 17 ist; einen zweiten Schulterteil 25, der zwischen dem hinteren Endteil 23 und dem zweiten Teil 24 mit großem Durchmesser ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der von dem hinteren Endteil 23 zu dem zweiten Teil 24 mit großem Durchmesser hin größer wird; einen Teil 26 mit mittlerem Durchmesser, der in Nachbarschaft zu dem Passteil 21 ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer als der Innendurchmesser D2 des Verbindungsteils 17 ist; einen ersten Teil 27 mit großem Durchmesser, der auf der Seite des vorderen Endes des Teils 26 mit mittleren Durchmesser ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer als derjenige des Teils 26 mit mittlerem Durchmesser ist; und einen ersten Schulterteil 28, der zwischen dem Teil 26 mit mittlerem Durchmesser und dem erste Teil 27 mit großem Durchmesser ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der sich von dem Teil 26 mit mittlerem Durchmesser zu dem ersten Teil 27 mit großem Durchmesser hin vergrößert. Ein dritter Schulterteil 29 ist zwischen dem Passteil 21 und dem Teil 26 mit mittlerem Durchmesser ausgebildet.
In dieser Ausführungsform liegt der Außendurchmesser S1 des hinteren Endteils 23 bei 4,30 mm, liegt der Außendurchmesser S2 des zweiten Teils 24 mit großem Durchmesser bei 4,40 mm, liegt der Außendurchmesser S2 des Passteils 21 bei 4,36 mm und entspricht damit dem Innendurchmesser D2 des Verbindungsteils 17, liegt der Außendurchmesser S4 des Teils 26 mit mittlerem Durchmesser bei 4,40 mm und liegt der Außendurchmesser S5 des ersten Teils 27 mit großem Durchmesser bei 4,50 mm. Um zu verhindern, dass das Hüllrohr aufgrund eines Verbrennungsdrucks oder ähnlichem herausgedrückt wird, fällt die Differenz zwischen dem Außendurchmesser S4 des Teils 26 mit mittlerem Durchmesser und dem Außendurchmesser S5 des ersten Teils 27 mit großem Durchmesser vorzugsweise in einen Bereich zwischen 0,02 mm und 1,00 mm.
Die Länge L1 des Teils 26 mit mittlerem Durchmesser fällt in einen Bereich zwischen 0,3 mm und 1,5 mm, und der sich verjüngende erste Schulterteil 28 des Hüllrohrs 7 und der vordere Stufenteil 19 des Verbindungsteils 17 bilden dazwischen einen Zwischenraum. Es ist zu beachten, dass weil die Länge L1 des Teils 26 mit mittlerem Durchmesser innerhalb des Bereichs zwischen 0,3 mm und 1,5 mm liegt, eine Formabweichung des Hüllrohrs 7 absorbiert werden kann, wobei gleichzeitig verhindert wird, dass das Hüllrohr 7 nach hinten herausgedrückt wird.
Weiterhin liegt in dieser Ausführungsform wie in 3 gezeigt ein Winkel θ3, der durch den vorderen Stufenteil 19 des Verbindungsteils 17 und die Achsenlinie C1 gebildet wird, bei 15 Grad und liegt ein Winkel θ1, der durch den ersten Schulterteil 28 und die Achsenlinie C2 gebildet wird, bei 30 Grad. Hinsichtlich der Montage des Metallgehäuses 2 und des Hüllrohrs 7 erfüllen die Winkel vorzugsweise die Beziehung θ3<θ1<90°. Wenn jedoch der Winkel θ1 mit θ1=90° vorgesehen wird und eine Last in der heraus drückenden Richtung auf das Hüllrohr 7 ausgeübt wird, kann die Stärke des Hüllrohrs 7 kleiner werden als in dem Fall, dass der Winkel θ1 mit θ1<90° vorgesehen wird. Vorzugsweise wird also die Beziehung θ1<90° erfüllt. Wenn die Winkel θ3, θ1 kleiner als 15° sind, ist die Größe einer Stufe so klein, dass das Hüllrohr 7 nicht ausreichend vor einem Herausdrücken geschützt ist. Um einen besseren Effekt zu erzielen, erfüllen die Winkel θ3, θ1 vorzugsweise die Beziehung 15°<=θ3<θ1.
Weiterhin ist wie in 3 gezeigt, der Winkel θ2, der durch den zweiten Schulterteil 25 und die Achsenlinie C2 gebildet wird, vorzugsweise kleiner als der Winkel θ1, der durch den ersten Schulterteil 28 und die Achsenlinie C2 gebildet wird (θ2<θ1), weil der erste und der zweite Schulterteil jeweils vollständig verschiedene Aufgaben zu erfüllen haben. Der Winkel θ1 des ersten Schulterteils 28 sollte derart gesetzt sein, dass der erste Schulterteil nicht in den Verbindungsteil 17 des Metallgehäuses eingesetzt werden kann. Weiterhin sollte der Winkel θ2 derart gesetzt sein, dass ein Hindurchgehen des zweite Schulterteils durch den Verbindungsteil 17 unterstützt wird. In dieser Ausführungsform liegt der Winkel θ3 bei 3°.
Weiterhin wird in der vorstehenden Ausführungsform die Durchmesserdifferenz zwischen dem Außendurchmesser S4 des Teils 26 mit mittlerem Durchmesser und dem Außendurchmesser S5 des ersten Teils 27 mit großem Durchmesser (nachfolgend als „erste Durchmesserdifferenz S5-S4“ bezeichnet) auf 0,10 mm gesetzt. Weiterhin wird die Durchmesserdifferenz zwischen dem Außendurchmesser S3 des Passteils 21 und dem Außendurchmesser S4 des Teils 26 mit mittlerem Durchmesser (nachfolgend als „zweite Durchmesserdifferenz S4-S3“ bezeichnet) auf 0,04 mm gesetzt. Um zu verhindern, dass das Hüllrohr 4 durch einen Verbrennungsdruck oder ähnliches nach hinten herausgedrückt wird, wird die erste Durchmesserdifferenz S5-S4 größer vorgesehen als die zweite Durchmesserdifferenz S4-S3. Weiterhin wird die erste Durchmesserdifferenz S5-S4 vorzugsweise bei 0,02 mm oder mehr gehalten.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze 1 beschrieben. Zuerst wird ein Metallteile-Ausbildungsschritt zum Ausbilden eines Metallgehäuses 2 erläutert.
In dem Metallteile-Ausbildungsschritt wird ein Rohrmaterial einschließlich einer Axialbohrung 4 mit einem Innendurchmesser von 5,50 mm einer Form- oder Schneideverarbeitung oder ähnlichem unterworfen, um darin einen Verbindungsteil 17 mit einem Innendurchmesser von 4,36 mm auszubilden, der kleiner als der derjenige der benachbarten Teile der Axialbohrung ist (= 5,50 mm). Dann werden ein Schraubteil 5 und ein Werkzeugverbindungsteil 6 oder ähnliches ausgebildet, um das Metallgehäuse 2 fertig zu stellen.
Im Folgenden wird ein separat ausgeführter Ausbildungsschritt für einen Stiftheizer 3 erläutert. Bei dem Ausbildungsschritt für den Stiftheizer 3 wird ein Hüllrohr 7 ausgebildet, dessen Außendurchmesser größer als die Endabmessung ist, um eine Schrumpfungstoleranz vorzusehen. Dann werden ein vorderer Endteil 8a eines Anschlussstifts 8 und eine Steuerspule 10 eines einstückig mit dem Anschlussstift 8 ausgebildeten Spulenglieds in dem zylindrischen Hüllrohr 7 angeordnet, dessen vorderes Ende geöffnet ist. Danach wird das vordere Ende 7a des Stiftheizers 7 geschlossen, wobei ein vorderes Ende des Spulenglieds damit verbunden wird. Nachdem ein Isolationspulver 11 in das Hüllrohr 7 eingefüllt wurde, wird das Hüllrohr 7 einer Umformungsverarbeitung unterworfen. Das Hüllrohr 7 mit einem hinteren Endteil 23, einem zweiten Schulterteil 25, einem Teil mit kleinem Durchmesser, einem sich verjüngenden Schulterteil 28 und einem ersten Teil 27 mit großem Durchmesser oder ähnlichem wird ausgebildet und mit dem Anschlussstift 8 verbunden, um den Stiftheizer 3 fertig zu stellen. Der Teil mit kleinem Durchmesser weist eine Axiallänge zwischen dem ersten und dem zweiten Schulterteil auf, die länger als diejenige des Verbindungsteils ist.
Nach dem Umformungsprozess ist in dem Stiftheizer ein durch den zweiten Schulterteil 25 des Stiftheizers 3 und die Achsenlinie C2 des Stiftheizers 3 gebildeter Winkel θ2 (= 3°) kleiner als ein durch den vorderen Stufenteil 19 des Verbindungsteils 17 und die Achsenlinie C1 des Metallgehäuses 2 gebildeter Winkel θ3 (=15°), sodass das Einführen des zweiten Schulterteils 25 in den Verbindungsteil 17 in dem folgenden Presspassschritt unterstützt wird. Weiterhin ist der durch den ersten Schulterteil 28 des Stiftheizers und die Achsenlinie des Stiftheizers gebildete Winkel θ1 (= 30°) größer als der Winkel θ3 (= 15°), aber kleiner als 90°, sodass der erste Schulterteil 28 schwer in den Verbindungsteil 17 eingeführt werden kann.
In einem folgenden Presspassschritt wird der Teil mit kleinem Durchmesser des Stiftheizers in die Axialbohrung des Metallgehäuses 2 von dem vorderen Ende 2a des Metallgehäuses 2 her pressgepasst. In diesem Schritt wird der Teil mit kleinem Durchmesser, der einen gleichmäßigen Durchmesser aufweist, durch den Verbindungsteil 17 pressgepasst und zu einem Passteil 21 verformt, der den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser D2 des Verbindungsteils 17 aufweist. Ein Teil des Teils mit kleinem Durchmesser, der zu der Seite des hinteren Endes vorsteht, dient als zweiter Teil 24 mit großem Durchmesser, und ein Teil des Teils mit kleinem Durchmesser, der zu der Seite des vorderen Endes vorsteht, dient als Teil 26 mit mittlerem Durchmesser. Auf diese Weise wird das Hüllrohr 7 in einem Zustand in den Verbindungsteil 17 pressgepasst, in dem der sich verjüngende erste Schulterteil 28 des Hüllrohrs 7 sich an einer Zwischenposition zu dem vorderen Stufenteil 19 des Verbindungsteils 17 befindet und gehalten wird, um von dem vorderen Ende 2a des Metallgehäuses 2 vorzustehen.
Dann wird ein O-Ring 12 oder ähnliches in den hinteren Endteil des Anschlussstifts 8 eingesteckt, der von dem hinteren Endteil des Metallgehäuses 2 vorsteht, um die Glühkerze 1 fertig zu stellen.
Wie oben beschrieben, ist in dieser Ausführungsform der erste Teil 27 mit großem Durchmesser derart vorgesehen, dass der sich verjüngende Schulterteil 28 an der Seite des vorderen Endes des Verbindungsteils 21 ausgebildet ist, der an dem verbindungsteil 17 des Metallgehäuses 2 fixiert ist. Das heißt, es wird eine Durchmesserdifferenz, die größer als die Differenz im Außendurchmesser zwischen dem Passteil 21 und dem Teil 26 mit mittlerem Durchmesser ist, die während des Presspassschrittes zum Fixieren des Hüllrohrs 7 durch eine Presspassung verursacht wird, zuvor ausgebildet, sodass zuverlässig verhindert werden kann, dass das Hüllrohr 7 aufgrund eines Verbrennungsdrucks oder ähnlichem herausgezogen wird, auch wenn die Passkraft zwischen dem Metallgehäuse 2 und dem Hüllrohr 7 aufgrund einer Erweichung der Zündkerze 1 vermindert wird.
Weiterhin wird in dieser Ausführungsform der zwischen dem vorderen Stufenteil 19 des Verbindungsteils 17 und der Achsenlinie C1 gebildete Winkel θ3 mit 15° vorgesehen und wird der zwischen dem sich verjüngenden ersten Schulterteil 28 und der Achsenlinie C1 gebildete Winkel θ1 mit 30° vorgesehen. Der sich verjüngende erste Schulterteil 28 des Hüllrohrs 7 wird also wahrscheinlich durch den vorderen Schulterteil 19 des Verbindungsteils 17 ergriffen, um den oben genannten Effekt zuverlässig vorzusehen.
Weil das Hüllrohr 7 weiterhin derart fixiert ist, dass der vordere Stufenteil 19 des Verbindungsteils 17 und der sich verjüngende erste Schulterteil 28 dazwischen einen Zwischenraum bilden, kann eine Variation der Presspasslänge und auch der Presspasslast absorbiert werden.
Durch den zweiten Schulterteil 25 kann das Hüllrohr 7 einfach in den Verbindungsteil 17 des Metallgehäuses 2 pressgepasst werden und einfach mit dem Zentrum des Metallgehäuses 2 ausgerichtet werden, um eine Exzentrizität des Hüllrohrs 7 zu verhindern.
Die Form, die Größe und ähnliches der Glühkerze sind nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel ist in der oben beschriebenen Ausführungsform der gesamte Teil an der vorderen Endseite des ersten Teils 27 mit großem Durchmesser mit einer geraden Form und einem gleichmäßigen Durchmesser ausgebildet. Statt dessen kann zum Beispiel ein Teil mit einem kleineren Durchmesser als der erste Teil 27 mit großem Durchmesser an der vorderen Endseite des ersten Teils 27 mit großem Durchmesser ausgebildet sein. Dabei erzeugt die vordere Endseite des Hüllrohrs 7 einfach Wärme, wodurch ein schnelles Aufheizen der Glühkerze 2 unterstützt wird.

Claims

Glühkerze, die umfasst: einen Stiftheizer (3) mit einem Spulenglied und einem zylindrischen Hüllrohr (7), wobei das zylindrische Hüllrohr (7) ein geschlossenes vorderes Ende (7a) aufweist und das Spulenglied aufnimmt, und ein Metallgehäuse (2) mit einer Axialbohrung (4) und einem Verbindungsteil (17), der von einer Fläche der Axialbohrung nach innen vorsteht, wobei der Stiftheizer (3) umfasst: einen Spitzenteil (7b), der von einem vorderen Ende des Metallgehäuses (2) vorsteht, einen Passteil (21), der in dem Verbindungsteil (17) des Metallgehäuses (2) fixiert ist, einen ersten Teil (27) mit großem Durchmesser, der zwischen dem Spitzenteil (7b) und dem Passteil (21) ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer als derjenige des Passteils (21) ist, und einen ersten Schulterteil (28), der zwischen dem ersten Teil (27) mit großem Durchmesser und dem Passteil (21) ausgebildet ist, wobei der erste Schulterteil (28) von einem vorderen Stufenteil (19) des Verbindungsteils (17) beabstandet ist, einen Teil (26) mit mittlerem Durchmesser, der zwischen dem ersten Schulterteil (28) und dem Passteil (21) vorgesehen ist und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als derjenige des ersten Teils (27) mit großem Durchmesser und größer als derjenige des Passteils (21) ist, und einen dritten Schulterteil (29), der zwischen dem Teil (26) mit mittlerem Durchmesser und dem Passteil (21) vorgesehen ist, wobei eine Differenz im Außendurchmesser zwischen dem ersten Teil (27) mit großem Durchmesser und dem Teil (26) mit mittlerem Durchmesser größer ist als die Differenz im Außendurchmesser zwischen dem Teil (26) mit mittlerem Durchmesser und dem Passteil (21).
Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz zwischen dem ersten Schulterteil (28) des Hüllrohrs (7) und dem vorderen Stufenteil (19) des Verbindungsteils (17) in den Bereich zwischen 0,3 mm und 1,5 mm fällt.
Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stiftheizer weiterhin umfasst: einen hinteren Endteil (23), der an der hinteren Endseite des Passteils (21) vorgesehen ist und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Passteils (21) ist, einen zweiten Schulterteil (25), der zwischen dem hinteren Endteil (23) und dem Passteil (21) vorgesehen ist, wobei ein Winkel θ1 und ein Winkel θ2 die folgende Beziehung erfüllen: $θ2 < θ1$
wobei der Winkel θ1 durch den ersten Schulterteil (28) des Stiftheizers (3) und die Achsenlinie des Stiftheizers (3) gebildet wird, und der Winkel θ2 durch den zweiten Schulterteil (25) des Stiftheizers (3) und die Achsenlinie des Stiftheizers (3) gebildet wird.
Glühkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stiftheizer weiterhin umfasst: einen zweiten Teil (24) mit großem Durchmesser, der zwischen dem Passteil (21) und dem zweiten Schulterteil (25) vorgesehen ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer als derjenige des Passteils (21) und größer als derjenige des hinteren Endteils (23) ist.
Glühkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel θ3 und ein Winkel θ1 die folgende Beziehung erfüllen: $θ3 < θ1 < = 90 °$
wobei der Winkel θ3 durch den vorderen Stufenteil (19) des Verbindungsteils (17) und die Achsenlinie des Metallgehäuses (2) gebildet wird, und der Winkel θ1 durch den ersten Schulterteil (28) des Stiftheizers (3) und die Achsenlinie des Stiftteils (3) gebildet wird.
Glühkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel θ1 die Beziehung θ1<90° erfüllt.
Glühkerze nach einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz im Außendurchmesser zwischen dem Teil (26) mit mittlerem Durchmesser und dem ersten Teil (27) mit großem Durchmesser 0,02 mm oder mehr beträgt.
Glühkerze nach einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz im Außendurchmesser zwischen dem Teil (26) mit mittlerem Durchmesser und dem ersten Teil (27) mit großem Durchmesser in einen Bereich zwischen 0,05 und 1,00 mm fällt.
Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze mit den Merkmalen eines der vorrangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Ausbilden eines Metallgehäuses mit dem Verbindungsteil, Ausbilden eines Stiftheizers, der einen Teil mit großem Durchmesser, einen Teil mit kleinem Durchmesser, dessen Außendurchmesser kleiner als derjenige des Teils mit großem Durchmesser ist, und einen Schulterteil umfasst, der zwischen dem Teil mit großem Durchmesser und dem Teil mit kleinem Durchmesser vorgesehen ist, wobei der Teil mit kleinem Durchmesser eine Axiallänge aufweist, die länger als diejenige des Verbindungsteils ist, und Einführen des Teils mit kleinem Durchmesser des Stiftheizers in den Verbindungsteil des Metallgehäuses, sodass ein Teil des Teils mit kleinem Durchmesser durch den Verbindungsteil in einem Zustand pressgepasst wird, in dem der Schulterteil von einem vorderen Stufenteil des Verbindungsteils beabstandet ist.