DE102009045273A1

DE102009045273A1 - Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze

Info

Publication number: DE102009045273A1
Application number: DE102009045273A
Authority: DE
Inventors: Marie Merelle; Albrecht Geissinger; Pavlo Saltikov; Susanne Liemersdorf; Andreas Reissner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2011-04-07
Also published as: JP2011080751A; JP5737897B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze (110) vorgeschlagen, welche insbesondere zum Einsatz in einem Verbrennungsmotor geeignet ist. Dabei weist die Glühkerze (110) mindestens einen Heizkörper (114) mit mindestens einem ersten Anschlusskontakt (128) auf. Die Glühkerze (110) weist weiterhin mindestens einen zweiten Anschlusskontakt (130) zur Kontaktierung des ersten Anschlusskontakts (128) auf. Der erste Anschlusskontakt (128) und der zweite Anschlusskontakt (130) werden in einem Verbindungsbereich (132) elektrisch miteinander verbunden. Der Verbindungsbereich (132) ist zumindest teilweise von einem festen keramischen Element (148) mit elektrisch isolierenden Eigenschaften umgeben. Anschließend wird in einem Zerkleinerungsschritt das feste keramische Element (148) zumindest teilweise zerkleinert, insbesondere pulverisiert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von bekannten Glühkerzen, welche zum Beispiel als Glühstiftkerzen realisiert sein können und welche in Verbrennungsmotoren, insbesondere in selbstzündenden Verbrennungsmotoren wie Dieselmotoren eingesetzt werden können. Derartige Glühkerzen umfassen einen Heizkörper, beispielsweise einen Glühstift, welcher insbesondere als keramischer Heizkörper beziehungsweise als Glühstift ausgestaltet sein kann.
Eine technische Herausforderung bei bekannten Glühkerzen stellt in vielen Fällen eine elektrische Kontaktierung des Heizkörpers, beispielsweise des Glühstifts, dar. Eine Möglichkeit der Kontaktierung besteht in der Verwendung einer Metallkappe auf einem oder mehreren der elektrischen Anschlusskontakten. Eine derartige Kontaktierung ist technisch jedoch aufwendig und störanfällig. EP 1 125 086 B1 beschreibt daher eine Glühstiftkerze mit einem keramischen Glühstift und einem der Stromzuführung dienenden Anschlusselement, welches mit dem keramischen Glühstift über ein Kontaktierungselement elektrisch verbunden ist. Das Kontaktierungselement ist als Tablette aus elektrisch leitfähigem Pulver ausgebildet. Ein Anschlussbolzen wird auf das Kontaktierungselement aufgepresst, und das Kontaktierungselement wird von einer isolierenden Keramikhülse umgeben. Die Kontaktierung weist hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit gegenüber bekannten Kontaktierungen von Glühstiftkerzen Vorteile auf. Nach wie vor besteht jedoch Potenzial hinsichtlich einer Verbesserung der Festigkeit der elektrischen Verbindung und hinsichtlich einer Erhöhung der Erschütterungsfestigkeit.
Offenbarung der Erfindung
Es werden daher ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze und eine Glühkerze vorgeschlagen, welche insbesondere eine verbesserte elektrische Kontaktierung des Heizkörpers bewirken. Die Glühkerze kann insbesondere als Glühstiftkerze ausgebildet sein und dient insbesondere zum Einsatz in einem Verbrennungsmotor, vorzugsweise einem selbstzündenden Verbrennungsmotor. Die vorgeschlagene Glühkerze kann insbesondere nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellt oder herstellbar sein, so dass bezüglich möglicher Ausgestaltungen der Glühkerze auf das erfindungsgemäße Verfahren verwiesen werden kann.
Die Glühkerze umfasst mindestens einen Heizkörper, beispielsweise mindestens einen Glühstift, vorzugsweise mindestens einen keramischen Heizkörper. Der Heizkörper kann beispielsweise einen keramischen Grundkörper umfassen, in welchem ein oder mehrerer Heizleiter mit mindestens zwei Anschlüssen, beispielsweise mindestens einem Pluspol und mindestens einem Minuspol, aufgenommen sein kann. Diesbezüglich kann beispielsweise auf bekannte Glühstiftkerzen verwiesen werden, beispielsweise die in EP 1 125 086 B1 beschriebene Glühstiftkerze.
Der Heizkörper weist mindestens einen ersten Anschlusskontakt auf, beispielsweise einen auf einer Achse des Heizkörpers auf einer dem Brennraum abgewandten Seite des Heizkörpers angeordneten Pluspol oder Minuspol. Die Glühkerze weist weiterhin mindestens einen zweiten Anschlusskontakt zur Kontaktierung des ersten Anschlusskontakts auf, beispielsweise einen zweiten Anschlusskontakt, der von einer Gehäuseseite her an den Heizkörper und/oder den ersten Anschlusskontakt herangeführt wird. Dieser zweite Anschlusskontakt, wobei sinngemäß auch mehrere zweite Anschlusskontakte vorgesehen sein können, kann beispielsweise ganz oder teilweise als flexibler oder biegbarer Draht und/oder als Anschlussbolzen ausgeführt sein, also als im Wesentlichen formstabiles, starres Element. Insbesondere die Ausgestaltung als Anschlussbolzen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Der erste Anschlusskontakt kann beispielsweise einfach eine Kontaktstelle auf einer gehäuseseitigen Oberfläche des Heizkörpers umfassen und/oder eine Erhebung auf dieser Oberfläche und/oder einen Ansatz auf der Oberfläche. Der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt werden in einem Verbindungsbereich direkt oder indirekt elektrisch miteinander verbunden.
Im Unterschied zu bekannten Herstellungsverfahren wird dabei der Verbindungsbereich zumindest teilweise von einem festen keramischen Element mit elektrisch isolierenden Eigenschaften umgeben. Beispielsweise kann dieses feste keramische Element ganz oder teilweise als Keramikzylinder und/oder Keramikhülse ausgestaltet sein, welche vollständig oder teilweise über den Verbindungsbereich geschoben wird und somit den Verbindungsbereich vollständig oder teilweise umschließt. Dies kann beispielsweise in einem Gehäuse der Glühkerze erfolgen, oder der Verbindungsbereich kann vor oder nach dem Aufbringen des festen keramischen Elements von einem derartigen Gehäuse umgeben werden. Das Gehäuse kann beispielsweise einen oder mehrere Metallzylinder umfassen, welche den Verbindungsbereich und das feste keramische Element umschließen.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird schließlich das feste keramische Element zumindest teilweise zerkleinert, insbesondere pulverisiert. Dabei wird das feste keramische Element in kleine Bestandteile zerlegt, insbesondere ein keramisches Pulver. In dem Zerkleinerungsschritt, welcher beispielsweise ein Hämmern umfassen kann, welcher jedoch auch auf andere Weise ausgestaltet sein kann, werden somit Fragmente des keramischen Elements, welches nun kein festes keramisches Element mehr ist sondern ein zerkleinertes keramisches Element, gebildet. Während das feste keramische Element als im Wesentlichen formstabiler, einteiliger oder mehrteiliger Körper ausgebildet war, welcher den Verbindungsbereich zumindest teilweise umschließt, wird dieses also durch den Zerkleinerungsschritt in kleine Fragmente, beispielsweise ein Pulver, zerlegt, welche sich der Form des Verbindungsbereichs anpassen können und somit den Verbindungsbereich stabilisieren können. Gleichzeitig können optional in dem Zerkleinerungsschritt Fragmente des keramischen Elements zumindest teilweise verdichtet werden, so dass der Verbindungsbereich und/oder die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschlusskontakt und dem zweiten Anschlusskontakt weiter verbessert werden können. Bei dem Zerkleinerungsschritt kann das ursprünglich feste, also formstabile keramische Element vollständig oder teilweise in ein keramisches Pulver mit isolierenden Eigenschaften zerlegt werden, insbesondere ein poröses isolierendes keramisches Pulver. Dieses keramische Pulver kann bei dem Zerkleinerungsschritt zusätzlich verdichtet werden.
Das feste keramische Element kann grundsätzlich ein beliebiges, formstabiles keramisches Element umfassen, welches mindestens ein keramisches Material, vorzugsweise mindestens ein Metalloxid und/oder Oxidgemisch aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das feste keramische Element jedoch auch mindestens eine nichtoxidische Keramik, beispielsweise Bornitrid, aufweisen. Das feste keramische Element kann insbesondere mindestens einen isolierenden Keramikring umfassen, also ein rotationssymmetrisches Element, welches beispielsweise auch mit einer oder mehreren Stufen ausgeführt sein kann und welches grundsätzlich einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein kann. insbesondere kann es sich bei diesem isolierenden Keramikring um einen porösen Keramikring handeln, mit einer zylindrischen oder gestuften äußeren Oberfläche und einer zylindrischen oder gestuften inneren Oberfläche. Insbesondere kann es sich bei diesem Keramikring um einen einteiligen, zylinderförmigen Keramikring handeln. Auf diese Weise kann die Montage der Glühkerze erheblich vereinfacht werden.
Das feste keramische Element umschließt vor dem Zerkleinerungsschritt den Verbindungsbereich vollständig oder teilweise. Weiterhin kann das feste keramische Element den ersten Anschlusskontakt und/oder den zweiten Anschlusskontakt zumindest teilweise umschließen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass beispielsweise nach dem Zerkleinerungsschritt Fragmente des festen keramischen Elements auch den ersten Anschlusskontakt und/oder den zweiten Anschlusskontakt zumindest teilweise umschließen, so dass beispielsweise der erste Anschlusskontakt und/oder der zweite Anschlusskontakt, beispielsweise Teile eines Anschlussbolzens, relativ zu dem Verbindungsbereich in ihrer Position und/oder Ausrichtung stabilisiert und/oder fixiert werden können.
Das feste keramische Element kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Wie oben dargestellt, kann dieses beispielsweise rotationssymmetrisch beispielsweise zylindrisch ausgeführt sein. Alternativ zu einer gestuften Ausführung des festen keramischen Elements kann auch eine Ausgestaltung in einer reinen Kreiszylinderform erfolgen, in Form einer oder mehrerer zylindrischer und ungestuft ausgeführter Hülsen. Soll eine Stufung erzielt werden, so kann das feste keramische Element dementsprechend auch mehrere einzelne, ringförmige keramische Elemente umfassen, beispielsweise kreiszylindrisch ausgeführte ringförmige Elemente, beispielsweise mit unterschiedlichen Außen- und/oder Innendurchmessern. Derartige ringförmige keramische Elemente sind technisch besonders einfach zu realisieren.
Wie auch beispielsweise die EP 1 125 086 B1 wird auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Verbindungsbereich zur elektrischen Verbindung des ersten Anschlusskontakts und des zweiten Anschlusskontakts eine elektrisch leitfähige Tablette verwendet. Beispielsweise kann mindestens eine elektrisch leitfähige Tablette zwischen dem ersten Anschlusskontakt und dem zweiten Anschlusskontakt angeordnet werden. Unter einer Tablette kann dabei ein formstabiles Element verstanden werden, welches vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgestaltet ist, beispielsweise kreiszylinderförmig. Beispielsweise kann die Tablette als Pressling ausgestaltet sein und/oder als nach einem üblichen keramischen Herstellungsverfahren hergestelltes Element. Die leitfähige Tablette weist elektrisch leitfähige Eigenschaften auf. Die leitfähige Tablette kann beispielsweise ein oder mehrere der folgenden Materialien in verfestigter Form umfassen: ein Metallpulver, insbesondere ein Silberpulver; ein leitfähiges Keramikpulver; ein Graphit. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch die Verwendung anderer Materialien möglich.
Der erste Anschlusskontakt und/oder der zweite Anschlusskontakt können dabei, im Gegensatz zu der in der EP 1 125 086 B1 gezeigten Ausgestaltung, auch ganz oder teilweise in die leitfähige Tablette hineinragen. Beispielsweise kann der erste Anschlusskontakt ein aus dem Heizkörper vorstehendes Element umfassen, beispielsweise einen Ansatz und/oder Bolzen, welcher in die elektrisch leitfähige Tablette hineinragen kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch der zweite Anschlusskontakt ganz oder teilweise in die elektrisch leitfähige Tablette hineinragen. Der zweite Anschlusskontakt kann, wie oben dargestellt, ganz oder teilweise als Anschlussbolzen ausgestaltet sein, beispielsweise als an seinem dem Heizkörper zuweisenden Ende angespitzter, konisch verlaufender oder stumpf verlaufender Anschlussbolzen. Das Hineinragen des ersten Anschlusskontakts und/oder des zweiten Anschlusskontakts in die elektrisch leitfähige Tablette kann beispielsweise über eine bereits zuvor in der elektrisch leitfähigen Tablette vorhandene Vertiefung erfolgen. Alternativ können der erste Anschlusskontakt und/oder der zweite Anschlusskontakt auch erst während des Herstellungsverfahrens in die elektrisch leitfähige Tablette eingeführt, beispielsweise hineingepresst, werden.
Die elektrisch leitfähige Tablette kann bei dem Herstellungsverfahren als fester, formstabiler Körper erhalten bleiben. Alternativ kann die elektrisch leitfähige Tablette jedoch bei dem Herstellungsverfahren auch ganz oder teilweise zerstört werden. So kann die elektrisch leitfähige Tablette beispielsweise bei dem Zerkleinerungsschritt zumindest teilweise zerkleinert werden, so dass beispielsweise die elektrisch leitfähige Tablette nach dem Zerkleinerungsschritt elektrisch leitfähige Fragmente umfasst, welche Teil der elektrischen Verbindung sind. Beispielsweise kann die elektrisch leitfähige Tablette bei dem Zerkleinerungsschritt auch vollständig pulverisiert und vorzugsweise dabei verdichtet werden.
Neben dem Herstellungsverfahren einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen wird weiterhin, wie oben beschrieben, eine Glühkerze vorgeschlagen, welche insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausgestaltungen hergestellt sein kann. Die Glühkerze umfasst mindestens einen Heizkörper mit mindestens einem ersten Anschlusskontakt sowie weiterhin mindestens einem zweiten Anschlusskontakt zur direkten oder indirekten Kontaktierung des ersten Anschlusskontakts. Der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt sind in einem Verbindungsbereich elektrisch über mindestens eine elektrisch leitfähige Tablette miteinander verbunden. Dabei kann die elektrisch leitfähige Tablette im obigen Sinne als Tablette vorliegen, also als fester, formstabiler Körper. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrisch leitfähige Tablette jedoch auch bereits in zerkleinerter Form vorliegen, wie oben beschrieben wurde. Insofern ist der Begriff der Tablette im Sinne des vorgeschlagenen Produkts, im Gegensatz zum oben beschriebenen Verfahren, weiter zu fassen, da die Tablette auch zumindest teilweise pulverisiert vorliegen kann. Wie oben beschrieben, ist bei der vorgeschlagenen Glühkerze der Verbindungsbereich zumindest teilweise von einem zerkleinerten keramischen Element mit elektrisch isolierenden Eigenschaften, insbesondere einem isolierenden keramischen Pulver, beispielsweise einem porösen isolierenden keramischen Pulver, umgeben.
Das vorgeschlagene Herstellungsverfahren und die vorgeschlagene Glühkerze weisen gegenüber bekannten Glühkerzen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf. Auf eine Kontaktierung des Heizkörpers, beispielsweise eines keramischen Heizkörpers, insbesondere eines Siliziumnitrid(Si₃N₄)-Heizkörpers, mittels einer empfindlichen aufgelöteten Metalldrahtverbindung, wie dies bei vielen bekannten Glühstiftkerzen der Fall ist, kann verzichtet werden. Die elektrische Verbindung wird dadurch mechanisch erheblich stabilisiert und intensiviert. Weiterhin kann eine verbesserte Wärmeableitung aus dem Verbindungsbereich erfolgen, beispielsweise über das zerkleinerte keramische Element, welches den Verbindungsbereich umgibt. Montageprozesse, insbesondere eine Vormontage für einen Lötprozess und eine Fertigmontage des Heizkörpers, lassen sich deutlich vereinfachen und weniger störanfällig ausgestalten.
Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere mögliche Einzelheiten der Erfindung werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen erläutert, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
1 eine dem Stand der Technik entsprechende Glühkerze; und
2 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Glühkerze.
Ausführungsbeispiele
In den 1 bis 5 sind verschiedene Glühkerzen 110 dargestellt, welche hier als Glühstiftkerzen 112 ausgebildet sind. Die Glühherzen 110 sind dabei in einer Schnittdarstellung parallel zu einer Achse gezeigt. 1 zeigt ein dem Stand der Technik entsprechendes Beispiel einer Glühkerze 110, wohingegen anhand der 2 bis 5 erfindungsgemäße Aufbauten der Glühkerzen 110 und erfindungsgemäße Herstellungsverfahren beschrieben werden sollen.
Die Glühkerzen 110 umfassen jeweils einen Heizkörper 114, welcher beispielsweise als keramischer Glühstift 116 ausgebildet sein kann. Der Glühstift 116 kann in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine hineinragen. Der Glühstift 116 kann beispielsweise als Siliziumnitrid(Si₃N₄)-Glühstift ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können jedoch zusätzlich auch andere Materialien, beispielsweise andere keramische Materialien, enthalten sein und/oder der Heizkörper 114 kann auf andere Weise ausgestaltet sein als in den 1 bis 5 dargestellt.
Der Heizkörper 114 ist in den in den 1 bis 5 dargestellten Beispielen in einem Gehäuse 118 aufgenommen, so dass dieser brennraumseitig aus dem Gehäuse 118 herausragt. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse 118 einen Aufnahmeteil 120 umfassen, welcher beispielsweise als Ansatz an einem Gehäusekörper 122 ausgebildet sein kann. Dieser Aufnahmeteil 120 bildet einen Aufnahmebereich 124. Dieser Aufnahmebereich 124 ist bei der dem Stand der Technik entsprechenden Glühkerze 110 gemäß 1, bei welchem der Aufnahmeteil 120 als Ansatz am Gehäusekörper 120 ausgebildet ist, getrennt von einem Innenraum 126 des Gehäusekörpers 122 ausgestaltet. Bei den erfindungsgemäßen Ausgestaltungen gemäß den 2 bis 5 sind hingegen vorzugsweise der Aufnahmebereich 124 und der Innenraum 126 miteinander verbunden, wobei beispielsweise der Aufnahmeteil 120 einstückig mit dem Gehäusekörper 122 verbunden sein kann. Beispielsweise kann der Aufnahmeteil 120 nach wie vor als Ansatz an dem Gehäusekörper 122 ausgebildet sein, kann jedoch auch beispielsweise durchgängig als Hülse mit dem Gehäusekörper 122 ausgestaltet sein, beispielsweise als gestufte oder zylindrische Hülse. Dies kann beispielsweise auch derart realisiert werden, dass der Gehäusekörper 122 insgesamt als vorzugsweise einstückiges Stützrohr ausgebildet ist, welches auch den Aufnahmeteil 120 umfasst. Der Innendurchmesser dieses Stützrohrs kann insgesamt, auch in dem Aufnahmeteil 120, entgegen der Darstellung in den Figuren, im Wesentlichen konstant bleiben. Beispielsweise kann lediglich eine Wanddicke des Stützrohres und damit ein Außendurchmesser des Stützrohrs hinter dem Absatz am Übergang zum Aufnahmeteil 120 zunehmen.
Der Heizkörper 114 kann beispielsweise in seinem Inneren ein oder mehrere Heizelemente umfassen, beispielsweise Heizleiter. Diese Heizelemente, welche in den 1 bis 5 nicht dargestellt sind, können beispielsweise einen Pluskontakt und einen Minuskontakt aufweisen. Einer der beiden Kontakte, beispielsweise der Minuskontakt, kann beispielsweise umfangseitig über das Gehäuse 118, insbesondere den Aufnahmeteil 120 kontaktiert werden. Der andere der beiden Kontakte bildet einen ersten Anschlusskontakt 128, beispielsweise einen Pluskontakt, welcher in den dargestellten Ausführungsbeispielen beispielsweise als einfache Kontaktstelle auf der Oberfläche des Heizkörpers 114 ausgebildet ist. Dieser erste Anschlusskontakt 128 muss mit einem zweiten Anschlusskontakt 130 in einem Verbindungsbereich 132 elektrisch verbunden werden. Der zweite Anschlusskontakt 130 kann beispielsweise als solider, formstabiler Anschlusskontakt ausgestaltet sein, insbesondere als Anschlussbolzen 134. Der Anschlussbolzen 134 ist in diesem Ausführungsbeispiel axial durch das Gehäuse 118 vom Glühstift 116 weggeführt und ragt in der symbolischen Darstellung auf der Rückseite der Glühkerze 110 aus dem Gehäuse 118 heraus. In der Realität wird der Anschlussbolzen 134 jedoch in der Regel nicht aus dem Gehäuse 118 herausragen, sondern beispielsweise über eine oder mehrere weitere Verbindungen im Gehäuseinneren mit einem Stecker, beispielsweise einem Rundstecker, verbunden sein.
Die Erfindung betrifft im Wesentlichen die Verbindung zwischen dem ersten Anschlusskontakt 128 und dem zweiten Anschlusskontakt 130. In dem Beispiel gemäß dem Stand der Technik, welches in 1 dargestellt ist, wird die Glühstiftkerze 112 beispielsweise über eine metallische „Cap-Verbindung” kontaktiert, welche sehr empfindlich ist. Diese „Cap-Verbindung” umfasst eine Metallkappe 136, welche beispielsweise auf den ersten Anschlusskontakt 128, insbesondere den Pluskontakt, gelötet wird. Weiterhin ist an dem ersten Anschlusskontakt 128 ein Draht 138 vorgesehen, welcher im Abschluss spiralförmig ausgestaltet ist. In diesen Draht 138 wird der Anschlussbolzen 134 eingeschraubt, was in 1 symbolisch mit der Bezugsziffer 140 bezeichnet ist. Beim Einschrauben kann es jedoch zu einem Defekt der sehr empfindlichen Lötverbindung oder des Drahtes 138 kommen. Eine Weiterverwendung und/oder Reparatur der Glühstiftkerze 112 ist dann in der Regel nicht mehr möglich.
Nach dem Einschrauben des Anschlussbolzens 134 in den Draht 138 wird gemäß dem Stand der Technik der Verbindungsbereich 132 durch eine Pulverfüllung mit einem keramischen Pulver 142 fixiert. Diese Fixierung wird verstärkt durch ein Hämmern des Gehäuses 118 mit der Pulverfüllung, wobei auch eine Durchmesserreduzierung des Gehäusekörpers 122 stattfindet. Die Pulverfüllung des keramischen Pulvers 142 ist auf der dem Glühstift 116 abgewandten Seite durch einen Dichtring 144 gehalten und verdichtet, welcher auch eine isolierende Funktion des Anschlussbolzens 134 gegenüber 118 aufweisen kann. Zusätzlich wird durch diesen Verdichtungsschritt die Metallkappe 136 auf den Glühstift 116 gepresst, und die Verbindung so stabilisiert.
In den 2 bis 5 sind hingegen erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Glühkerze 110 dargestellt, anhand derer auch verschiedene Varianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden sollen. Bei diesen Ausführungsbeispielen wird zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Anschlusskontakt 128 und dem zweiten Anschlusskontakt 130 eine elektrisch leitfähige Tablette 146 verwendet. Diese elektrisch leitfähige Tablette kann beispielsweise ein Graphit und/oder ein Metallpulver, beispielsweise Silberpulver, und/oder ein leitfähiges Keramikpulver und/oder eine leitfähige intermetallische Verbindung wie z. B. MoSi₂ umfassen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ragt der zweite Anschlusskontakt 130 in Form des Anschlussbolzens 134, welcher an seinem der elektrisch leitfähigen Tablette 146 zugewandten Ende angespitzt ausgestaltet sein kann, leicht in die elektrisch leitfähige Tablette 146 hinein.
Die elektrisch leitfähige Tablette 146 wird bei der Herstellung der Glühkerze 110 von einem festen keramischen Element 148, welches hier als isolierender Keramikring 150 ausgestaltet ist, umgeben. Das feste keramische Element 148 beziehungsweise der isolierende Keramikring 150, besteht beispielsweise aus einem porösen keramischen Material mit elektrisch isolierenden Eigenschaften.
Wie in den Ausführungsbeispielen erkennbar ist, kann auch ein Teil des Anschlussbolzens 134 von dem festen keramischen Element 148 umgeben werden. Diese Elemente werden in der beschriebenen Weise innerhalb des Gehäuses 118 angeordnet. Auf der dem Glühstift 116 abgewandten Seite kann die Anordnung wiederum, wie auch im Ausführungsbeispiel gemäß 1, durch einen Dichtring 144 abgeschlossen werden, welcher wiederum insbesondere elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisen kann.
Die Ausführungsbeispiele gemäß den 2 bis 5 unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Ausgestaltung des Gehäuses 118 sowie teilweise hinsichtlich der Ausgestaltung des isolierenden Keramikrings 150 und gegebenenfalls der elektrisch leitfähigen Tablette 146. So unterscheiden sich die Ausführungsbeispiele in den 2 und 3 dadurch, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 3 der Heizkörper 114 in den Innenraum 126 des Gehäusekörpers 122 hineinragt, wohingegen in 3 der Heizkörper 114 vollständig im Aufnahmebereich 124 angeordnet ist. Entsprechend kann im Beispiel gemäß 2 die elektrisch leitfähige Tablette 146 ebenfalls leicht in den Aufnahmebereich 124 hineinragen. Weiterhin unterscheiden sich die Ausführungsbeispiele in der Ausgestaltung des festen keramischen Elements 148. Dieses feste keramische Element 148 ist in den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 und 3 beispielsweise einstückig ausgestaltet und weist beispielsweise eine zylinderförmige äußere Oberfläche auf, die der Innenkontur des Gehäusekörpers 122 angepasst sein kann. In beiden Fällen weist das feste keramische Element 148 eine innere Kontur auf, die dem äußeren Umfang der elektrisch leitfähigen Tablette 146 und des Anschlussbolzens 134 angepasst ist und welche beispielsweise zwei zylindrische Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser aufweisen kann, entsprechen den gegebenenfalls unterschiedlichen Durchmessern der elektrisch leitfähigen Tablette 146 und des Anschlussbolzens 134.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 zeigt, dass das feste keramische Element 148 auch mehrteilig ausgestaltet sein kann. So umfasst dieses im dargestellten Beispiel einen ersten Keramikring 152, welcher von seinem Innendurchmesser her dem Außendurchmesser der elektrisch leitfähigen Tablette 146 angepasst ist und diese umschließt, und, vorzugsweise unmittelbar daran anschließend, einen zweiten Keramikring 154, welcher von seinem Innendurchmesser her dem Außendurchmesser des Anschlussbolzens 134 angepasst sein kann. Von ihren Außenkonturen her können die Keramikringe 152, 154 der inneren Kontur des Gehäuses 118 entsprechen. Die mehrteilige Ausgestaltung des festen keramischen Elements 148 kann eine Herstellung dieser Keramikringe 152, 154 erleichtern und/oder kostengünstiger ausgestalten, und eine Montage der Glühkerze 110 kann erleichtert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 schließlich ist das feste keramische Element 148 in seiner äußeren Gestalt der inneren Kontur des Gehäuses 118 angepasst. In diesem Fall ragt das feste keramische Element 148 in das Aufnahmeteil 120 des Gehäuses 118 hinein, da der Verbindungsbereich 132 teilweise in dem Aufnahmeteil 120 angeordnet ist. Von seiner inneren Kontur her kann das feste keramische Element 148 wiederum an die Außenkonturen der elektrisch leitfähigen Tablette 146 und/oder des Anschlussbolzens 134 angepasst sein.
In allen Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bis 5 kann das feste keramische Element 148 beispielsweise aus einem isolierenden keramischen Material hergestellt sein. Insbesondere kann es sich dabei um ein poröses isolierendes keramisches Material handeln. In den 2 bis 5 sind Zwischenschritte bei einer Herstellung der Glühkerze 110 gezeigt. In diesen Situationen ist das feste keramische Element 148 noch in unzerkleinertem Zustand, also in festem Zustand, gezeigt. Anschließend an die Umhüllung des Verbindungsbereichs 132 durch das feste keramische Element 148 kann das feste keramische Element 148, beispielsweise in einem Hämmerschritt, zerkleinert und optional komprimiert werden. Bei diesem Vorgang handelt es sich um ein technisch robust realisierbares Kontaktierungsdesign. Bei dem Hämmerschritt entsteht aus dem festen keramischen Element 148 vorzugsweise ein keramisches Pulver, welches gleichzeitig verdichtet werden kann.
Die Ausführungsbeispiele gemäß den 3 und 5, bei denen zwischen der elektrisch leitfähigen Tablette 146 und der Rohrwand des Gehäuses 118 das feste keramische Element 148 weiter bis hin zum Glühstift 116 hingezogen ist, bewirken eine verstärkte Sicherung der Glühkerze 110 gegenüber elektrischen Kurzschlüssen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 weist gegenüber dem Ausführungsbeispiel in 2 hingegen eine vereinfachte Montage auf, da das feste keramische Element 148 mehrteilig, in diesem Fall aus zwei Teilen, aufgebaut ist.
Wie oben dargestellt, kann der Anschlussbolzen 134 beispielsweise in die elektrisch leitfähige Tablette 146 hineinragen. Auch die elektrisch leitfähige Tablette 146 kann in dem Zerkleinerungsschritt, beispielsweise dem Hammerschritt, ganz oder teilweise in Fragmente, beispielsweise ein Pulver, zerlegt und gegebenenfalls komprimiert werden. Alternativ zu der dargestellten Ausgestaltung kann grundsätzlich auch ein Draht 138 verwendet werden, welcher beispielsweise mit einem Anschlussbolzen 134 verbunden wird, beispielsweise indem eine Verbindung analog zu 1 erfolgt. Anstelle eines Anschlussbolzens 134 kann wahlweise auch ein Draht in die elektrisch leitfähige Tablette 146 hineinragen. Im Falle einer Drahtkontaktierung kann dieser Draht beispielsweise auf der dem Heizkörper 114 abgewandten Seite des Dichtrings 144 mit einem Anschlussbolzen 134 verbunden werden. Der Draht und der Anschlussbolzen 134 bilden dann gemeinsam den zweiten Anschlusskontakt 130.
Bevorzugt ist es, wenn die Glühkerze 110 flexibel ausgestaltet wird. Dies bedeutet insbesondere, dass das Gehäuse 118 und/oder der Gehäusekörper 122, welcher beispielsweise als Stützrohr ausgestaltet sein kann, abgebogen werden kann. Dies sollte derart geschehen, dass die Keramik des Glühstifts 116 bei diesem Abbiegen nicht beschädigt wird. Um dies zu gewährleisten sollte der Gehäusekörper 122 vorzugsweise hinter der Keramik des Glühstifts 116 beginnen. Das Stützrohr kann auch derart ausgestaltet sein, dass dieses den Heizkörper 114 hält, wobei das Stützrohr anschließend in ein separates Gehäuse eingepresst werden kann. Verschiedene Ausgestaltungen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung realisierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1125086 B1 [0002, 0004, 0011, 0012]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze (110), insbesondere zum Einsatz in einem Verbrennungsmotor, wobei die Glühkerze (110) mindestens einen Heizkörper (114) mit mindestens einem ersten Anschlusskontakt (128) aufweist, wobei die Glühkerze (110) weiterhin mindestens einen zweiten Anschlusskontakt (130) zur Kontaktierung des ersten Anschlusskontakts (128) aufweist, wobei der erste Anschlusskontakt (128) und der zweite Anschlusskontakt (130) in einem Verbindungsbereich (132) elektrisch miteinander verbunden werden, wobei in dem Verbindungsbereich (132) mindestens eine elektrisch leitfähige Tablette (146) zur elektrischen Verbindung des ersten Anschlusskontakts (128) und des zweiten Anschlusskontakts (130) verwendet wird, wobei der Verbindungsbereich (132) zumindest teilweise von einem festen keramischen Element (148) mit elektrisch isolierenden Eigenschaften umgeben wird, wobei anschließend in einem Zerkleinerungsschritt das feste keramische Element (148) zumindest teilweise zerkleinert, insbesondere pulverisiert, wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in dem Zerkleinerungsschritt weiterhin Fragmente des festen keramischen Elements (148), insbesondere ein isolierendes keramisches Pulver und vorzugsweise ein poröses isolierendes keramisches Pulver, zumindest teilweise verdichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feste keramische Element (148) einen isolierenden Keramikring (150; 152, 154), insbesondere einen porösen Keramikring (150; 152, 154), insbesondere einen einteiligen, zylinderförmigen Keramikring (150; 152, 154), umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zerkleinerungsschritt ein Hämmern umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feste keramische Element (148) weiterhin den ersten Anschlusskontakt (128) und/oder den zweiten Anschlusskontakt (130) zumindest teilweise umschließt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feste keramische Element (148) mehrere einzelne ringförmige keramische Elemente (150, 152) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch leitfähige Tablette (146) eines oder mehrere der folgenden Materialien in verfestigter Form umfasst: ein Metallpulver, insbesondere ein Silberpulver; ein leitfähiges Keramikpulver; ein Graphit.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Anschlusskontakt (128) und/oder der zweite Anschlusskontakt (130) in die elektrisch leitfähige Tablette (146) hineinragen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Zerkleinerungsschritt zusätzlich die elektrisch leitfähige Tablette (146) zumindest teilweise zerkleinert wird.
Glühkerze (110), insbesondere herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens einen Heizkörper (114) mit mindestens einem ersten Anschlusskontakt (128), weiterhin umfassend mindestens einen zweiten Anschlusskontakt (130) zur Kontaktierung des ersten Anschlusskontakts (128), wobei der erste Anschlusskontakt (128) und der zweite Anschlusskontakt (130) in einem Verbindungsbereich (132) elektrisch über mindestens eine elektrisch leitfähige Tablette (146) miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsbereich (132) zumindest teilweise von einem zerkleinerten festen keramischen Element (148) mit elektrisch isolierenden Eigenschaften, insbesondere einem isolierenden keramischen Pulver, umgeben ist.