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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze für einen Verbrennungsmotor.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Glühstiftkerzen mit einem keramischen Heizstift bekannt. So offenbart die
EP 1 707 883 eine Glühstiftkerze mit einem keramischen Heizstift, und einem Anschlussbolzen, wobei die elektrische Kontaktierung zwischen dem Anschlussbolzen und dem keramischen Heizstift über einen elektrisch leitenden Draht erfolgt. Der elektrisch leitende Draht ist dabei in ein Isolationspulver eingebettet um einen Kurzschluss durch einen Kontakt des elektrisch leitenden Drahtes mit dem Gehäuse zu vermeiden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bietet demgegenüber den Vorteil, dass sie eine vereinfachte Kontaktierung eines keramischen Glühstifts ermöglicht, welche sich unter Verzicht auf ein isolierendes Füllpulver einfach und kostengünstig herstellen lässt. Ferner ist die erfindungsgemäße Glühstiftkerze robuster gegen thermischen und mechanischen Stress, da die Hülse eine robustere Verbindung bietet als der elektrisch leitende Draht. Durch die robuste und steife Verbindung zwischen Anschlussbolzen kann die Befüllung der Glühstiftkerze mit einem Isolationspulver entfallen, was bei der Herstellung mindestens einen Prozessschritt und somit signifikant Kosten einspart und ggf. den Herstellungsprozess beschleunigt.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Glühstiftkerze möglich.
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Eine erste vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Hülse ein Kompensationselement aufweist, welches eine Ausdehnung der Hülse in axialer Richtung erlaubt und somit einen Längenausgleich in axialer Richtung zwischen Anschlussbolzen und der ersten elektrischen Kontaktierungsstelle am keramischen Heizstift ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Kompensationselement an der Hülse in Form eines Wellrohres ausgebildet ist oder die gesamte Hülse als Wellrohr ausgebildet ist. Durch ein Wellrohr wird auf einfache und kostengünstige Weise ein Längenausgleich in axialer Richtung ermöglicht, gleichzeitig bietet das Wellrohr eine hinreichen hohe Steifigkeit, dass ein Kontakt mit dem Gehäuse bzw. mit dem zumindest teilweise im Gehäuse angeordneten Stützrohr erfolgt und somit ein Kurzschluss sicher verhindert wird.
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Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Kompensationselement eine in axialer Richtung wirkende Feder umfasst. Durch eine solche Feder können sowohl Längenänderungen zwischen Anschlussbolzen und keramischem Heizstift infolge von thermischen Belastungen als auch mechanische Belastungen, beispielsweise durch Vibrationen am Motor oder Druckwellen der Verbrennung, kompensiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass an dem keramischen Heizstift eine Sicke vorgesehen und ausgebildet ist, in die eine Ausformung des Stützrohrs greift. Durch eine Sicke kann neben der kraftschlüssigen Verbindung zusätzlich eine formschlüssige Verbindung zwischen Stützrohr und keramischem Heizstift sichergestellt werden, wodurch eine verbesserte und sicherere Kontaktierung erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Sicke an der zweiten elektrischen Kontaktierungsstelle des keramischen Heizstiftes ausgebildet ist, da dann eine zumindest teilweise formschlüssige Kontaktierung zwischen keramischem Heizstift und Stützrohr erfolgt.
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Ebenfalls ist mit Vorteil vorgesehen, dass an dem keramischen Heizstift eine zweite Sicke ausgebildet ist, in die eine Ausformung der Hülse eingreift. Auch dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die zweite Sicke mit der Kontaktierungsstelle, in diesem Fall der ersten Kontaktierungsstelle, zusammenfällt. Auch an dieser Stelle wird durch die zweite Sicke neben einer kraftschlüssigen Verbindung zumindest teilweise eine formschlüssige Verbindung erreicht, wodurch die Kontaktierung insgesamt stabiler und besser wird.
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Ferner ist mit Vorteil vorgesehen, dass an dem Anschlussbolzen eine Sicke vorgesehen ist, in welche eine Vertiefung der Hülse eingreift. Durch diese weitere, dritte Sicke wird die Kontaktierung nicht nur am keramischen Heizstift, sondern auch am Anschlussbolzen verbessert.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem Stützrohr und der Hülse ein Isolierelement angeordnet ist. Durch diese bekommt der gesamte Verband von Stützrohr und Hülse eine deutlich höhere Steifigkeit, so dass die Gefahr eines Verbiegens der Hülse oder des Stützrohrs reduziert ist. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn an dem Stützrohr eine vierte Sicke ausgebildet ist, wobei die vierte Sicke auf Höhe der dritten Sicke am Anschlussbolzen angeordnet ist, so dass das Isolierelement durch die dritte und vierte Sicke formschlüssig fixiert werden.
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Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit einem keramischen Heizstift.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In 1 ist der brennraumseitige Abschnitt einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze dargestellt. Die Glühstiftkerze weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Anschlussbolzen 4 zur elektrischen Kontaktierung angeordnet ist. Die Glühstiftkerze weist ferner einen keramischen Heizstift 2 auf, welcher konzentrisch zum Anschlussbolzen 4 in Verlängerung einer Mittelachse 15 der Glühstiftkerze 20 angeordnet ist. Dabei ragt eine brennraumseitige Spitze 22 des keramischen Heizstiftes 2 über das Gehäuse 1 hinaus. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem keramischen Heizstift 2 ist ein Stützrohr 3 angeordnet, welches kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse 1 und dem keramischen Heizstift 2 verbunden ist. Der Anschlussbolzen 4 weist an seinem dem keramischen Glühstift 2 zugewandten unabhängigen Ende eine Sicke 12 auf, welche im Folgenden als dritte Sicke 12 bezeichnet wird. Der keramische Heizstift 2 weist an seinem dem Anschlussbolzen 4 zugewandten Ende eine Sicke 10 auf, welche im Folgenden als zweite Sicke 10 bezeichnet wird. Der keramische Heizstift 2 weist ferner eine Sicke 9 auf, welche entlang des keramischen Heizstiftes 2 näher an der brennraumseitigen Spitze 22 liegt als die zweite Sicke 10. Zwischen dem Anschlussbolzen 4 und dem keramischen Heizstift 2 ist eine Hülse 8 angeordnet, welche am Anschlussbolzen 4 und am keramischen Heizstift 2 fixiert ist. Dazu greift die Hülse 8 an ihrem dem Anschlussbolzen 4 zugewandten Ende in die dritte Sicke 12 und an ihrem dem keramischen Heizstift 2 zugewandten Ende in die zweite Sicke 10 ein. Die Hülse 8 ist weiterhin axial federnd ausgebildet und kann somit in axialer Richtung, also entlang der Mittelachse der Glühstiftkerze, eine Längenänderung aufgrund thermischer Ausdehnung kompensieren. Die Hülse 8 ist dabei in radialer Richtung hinreichend steif, um einen eventuellen Achsversatz oder durch den Verbrennungsdruck auftretende Querkräfte zwischen Anschlussbolzen 4 und keramischem Heizstift 2 auszugleichen, jedoch hinreichend steif, um einen Kontakt mit dem Gehäuse 1 bzw. mit dem Stützrohr 3 sicher zu vermeiden. Dadurch kann eine Befüllung des Gehäuses 1 mit Isolationspulver entfallen.
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Der keramische Heizstift 2 ist mit einem metallischen Stützrohr 3 umfasst und bildet zusammen mit dem Gehäuse 1 den Minus-Pol der Glühstiftkerze. Am Außenumfang des keramischen Heizstiftes 2 ist zur elektrischen Kontaktierung mit dem Minus-Pol eine elektrische Kontaktierungsstelle 6 vorgesehen, welche in der Sicke 9 liegt. Die Sicke 9 ist dabei als umlaufende Vertiefung an dem keramischen Heizstift 2 ausgebildet.
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Zur elektrischen Kontaktierung mit dem Plus-Pol ist an einem zylindrischen Fortsatz 5 des keramischen Heizstiftes 2 eine Kontaktierungsstelle 7 ausgebildet, welche im Folgenden als erste Kontaktierungsstelle 7 bezeichnet wird. Die erste Kontaktierungsstelle 7 liegt in der zweiten Sicke 10.
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Die elektrische Kontaktierung des keramischen Heizstiftes 2 mit dem Minus-Pol erfolgt über das Stützrohr 3, wobei die zweite elektrische Kontaktierungsstelle 6 mit dem Stützrohr 3 und das Stützrohr 3 mit dem Gehäuse 1 elektrisch leitend verbunden sind. Zweckmäßigerweise weist das Stützrohr 3 im Bereich der zweiten elektrischen Kontaktierungsstelle 6 eine Ausformung auf, welche in die Sicke 9 des keramischen Heizstiftes 2 eingreift. Bevorzugt ist das Stützrohr 3 in diesem Bereich in die Sicke 9 des keramischen Heizstifts 2 eingepresst, so dass sich eine formschlüssige Verbindung ergibt.
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Die erste Kontaktierungsstelle 7 ist an einem zylindrischen Fortsatz 5 des keramischen Heizstiftes 2 ausgeführt, welcher einen geringeren Durchmesser aufweist als der keramische Heizstift 2 in dem Bereich, der über das Ende des Gehäuses 1 vorsteht. Diese Ausführung führt dazu, dass ein radialer Abstand zwischen der ersten Kontaktierungsstelle 7 und der Innenwand des Stützrohrs 3 sichergestellt ist. Die erste Kontaktierungsstelle 7 ist dabei, ähnlich wie die zweite Kontaktierungsstelle 6, in einer Sicke des keramischen Heizstiftes 2 ausgebildet, welche als umlaufende Vertiefung an der Umfangsfläche ausgebildet ist.
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Zur elektrischen Kontaktierung der ersten Kontaktierungsstelle 7 mit dem Anschlussbolzen ist die axial federnde Hülse 8 beispielsweise in Form eines Wellrohres ausgeführt. Die Hülse 8 ist mit einem heizstiftseitigen Endabschnitt am zylindrischen Fortsatz 5 des keramischen Heizstiftes 2 fixiert, indem beispielsweise die Hülse 8 mittels umlaufender Vertiefungen in die zweite Sicke 10 eingepresst ist, und somit zumindest teilweise eine formschlüssige Verbindung zwischen Hülse 8 und keramischem Heizstift 2 realisiert wird. Der Anschlussbolzen 4 weist an seinem, dem keramischen Heizstift 2 zugewandten Ende eine dritte Sicke 12 auf. Die Hülse 8 ist mit einer Vertiefung in diese dritte Sicke 12 eingepresst, welche beispielsweise als umlaufende Vertiefung ausgebildet ist. Zur elektrischen Isolation des Plus-Pols ist im Bereich des Anschlussbolzens 4, zwischen dem Stützrohr 3 und der Hülse 8 ein Isolationselement 11, beispielsweise in Form eines Isolierrings, angeordnet. Das Isolationselement 11 trennt sicher eine elektrische Verbindung zwischen Hülse 8 und Stützrohr 3, so dass entlang dieser Verbindung kein Strom fließen kann. Dabei ist das Isolationselement 11 vorzugsweise elastisch oder plastisch verformbar und kann mit dem Stützrohr und/oder der Hülse zur besseren Fixierung verklebt werden. Über das Isolationselement 11 ist das Stützrohr 3 mit seinem anschlussbolzenseitigen Endabschnitt gestülpt, wobei an dem Stützrohr 3 eine vierte Sicke 13 ausgebildet ist, welche das Isolationselement 11 gegen die Hülse 8 presst. Durch diesen Verbund von Stützrohr 3, Isolationselement 11 und Hülse 8 entsteht ein weitestgehend steifer Körper, welcher einen im Wesentlichen axial starren Verbund zwischen Anschlussbolzen 4 und Stützrohr 3 darstellt.
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Alternativ kann die Hülse 8 auch andere Formen als ein Wellrohr haben, welche in axialer Richtung über die Elastizität des Materials hinaus elastisch federn ausgebildet sind. So kann die Hülse 8 beispielsweise ein Federelement aufweisen, welches zwischen einem Eingriff der Hülse 8 an der dritten Sicke 12 und einem Eingriff der Hülse 8 an der zweiten Sicke 10 in die Hülse 8 integriert ist.
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Ferner ist es möglich, dass eine oder mehrere der Sicken 9, 10, 12, 13 entfallen und die Befestigung an den Kontaktierungsstellen mittels Stoffschluss und/oder Kraftschluss erfolgt. Zusätzlich ist es möglich, zwischen dem Anschlussbolzen 4 und dem keramischen Heizstift 2, innerhalb der Hülse 8 ein Isolationsmaterial einzubringen, um bei einem Einknicken der Hülse 8 einen elektrischen Kurzschluss zu verhindern.
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Auch wenn die vorgeschlagene Konstruktion ein Isolationspulver innerhalb des Gehäuses 1 nicht zwingend erforderlich macht, so kann als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme ein Isolationspulver in das Gehäuse 1, insbesondere in den Raum zwischen Stützrohr 3 und Hülse 8 und/oder zwischen Stützrohr 3 und Gehäuse 1 eingefüllt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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