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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze mit einer Kunststoffhülse zwischen einem Isolator und einem Gehäuse mit verbesserten Montage- und Abdichteigenschaften.
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Zündkerzen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Aufgrund der Tendenz in der Automobilindustrie, immer kleinere Motoren zu verwenden, ergibt sich für die Zündkerzen ebenfalls die Anforderung an kleinere Zündkerzen. Hierbei geht der Trend von den üblichen M12- oder M14-Zündkerzen zu Zündkerzen mit M10- oder M8-Gewinden. Auch werden die Anforderungen an die Zündkerzen hinsichtlich einer Robustheit, Widerständen und Temperaturen größer, was zu neuen Herausforderungen bei der Entwicklung von Zündkerzen führt. Bei der Verkleinerung von Zündkerzen ergibt sich dabei insbesondere ein Problem einer Abdichtung zwischen einem Isolator und einem metallischen Gehäuse der Zündkerze. Der Isolator ist üblicherweise aus einem Keramikmaterial hergestellt. Zur Abdichtung wird hier bisher ein Kupferring verwendet, welcher möglichst brennraumnah zwischen dem Isolator und dem Gehäuse angeordnet ist. Bei der Montage des Gehäuses auf dem Isolator wird der Kupferring dabei zusammengedrückt und dichtet den inneren Bereich der Zündkerze gegenüber dem Brennraum ab. Bei der Montage kann es allerdings zu einer Schrägstellung bzw. einem Verkanten des Isolators im Gehäuse führen. Hierdurch ergeben sich hohe Ausschussanteile in der Produktion. Durch die Verformung des Kupferrings bei der Montage kann auch keine definierte Dichtfläche zwischen Isolator und Gehäuse sichergestellt werden. Somit können Kriechwege und Feldspitzen entstehen, welche zu Durchschlägen am Isolator bzw. zu einer Undichtheit führen können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass auch bei einer Verkleinerung von Abmessungen der Zündkerze eine sichere Abdichtung zwischen einem keramischen Isolator und einem metallischen Gehäuse der Zündkerze möglich ist. Ferner kann erfindungsgemäß verhindert werden, dass ein Verkanten des Isolators im Gehäuse während des Montagevorgangs auftritt. Dadurch kann insbesondere ein Anteil von Ausschuss in der Produktion signifikant reduziert werden. Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen einer Kunststoffhülse erreicht, welche zwischen dem Isolator und dem Gehäuse angeordnet ist. Die Kunststoffhülse berührt dabei sowohl den Isolator als auch das Gehäuse. Dadurch bildet die Kunststoffhülse während des Montagevorgangs ein Führungselement, so dass ein Verkanten während der Montage vermieden werden kann. Ein weiterer großer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Warmdichtheitsverhalten, da die Kunststoffhülse auch bei hohen Temperaturen eine sichere Abdichtung bereitstellt. Darüber hinaus kann eine Durchschlagfestigkeit der Zündkerze insbesondere im brennraumnahen Bereich zwischen dem Isolator und dem Gehäuse erhöht werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Besonders bevorzugt umfasst der Isolator einen ersten, sich erweiternden Bereich, welcher durch die Kunststoffhülse überdeckt ist. Dadurch legt sich die Kunststoffhülse an den ersten, sich erweiternden Bereich an, so dass hier eine sichere Abdichtung zwischen Isolator und Gehäuse möglich ist. Der sich erweiternde Bereich bildet dabei besonders bevorzugt eine Stufe. Weiter bevorzugt ist der erste, sich erweiternde Bereich, bei Vorhandensein von mehreren sich erweiternden Bereichen, der brennraumnächste, sich erweiternde Bereich.
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Weiter bevorzugt weist der Isolator einen zweiten sich erweiternden Bereich auf, welcher ebenfalls durch die Kunststoffhülse überdeckt ist. Dadurch wird eine zweite Abdichtung an einem sich erweiternden Bereich vorgesehen, wodurch eine Dichtheit der Zündkerze zwischen Isolator und Gehäuse noch weiter verbessert werden kann.
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Die Kunststoffhülse weist weiter bevorzugt einen zylindrischen Bereich auf. Der zylindrische Bereich stellt dabei insbesondere eine Führungsfläche bei der Montage des Isolators in das Gehäuse bereit.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt eine Innenseite der Kunststoffhülse vollständig am Isolator an und befindet sich mit dem Isolator in Berührung. Dadurch kann eine lange Dichtstrecke in Axialrichtung der Zündkerze zwischen dem Isolator und der Kunststoffhülse bereitgestellt werden.
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Weiter bevorzugt liegt auch eine Außenseite der Kunststoffhülse vollständig am Gehäuse an. Hierdurch wird ebenfalls eine lange Abdichtstrecke in Axialrichtung der Zündkerze zwischen Kunststoffhülse und einem inneren Mantelbereich des metallischen Gehäuses erreicht.
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Dadurch wird es insbesondere möglich, dass, wenn sowohl die Innenseite der Kunststoffhülse am Isolator als auch die Außenseite der Kunststoffhülse am Gehäuse anliegt, keine Luft zwischen Isolator und Gehäuse vorhanden ist. Dies hat den großen Vorteil, dass eine verbesserte Wärmeleitung im Inneren der Zündkerze möglich ist, da Luft ein schlechter Wärmeleiter ist. Bisher sind bei den Zündkerzen des Standes der Technik immer ein luftgefüllter Bereich zwischen dem Gehäuse und dem Isolator vorhanden.
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Weiter bevorzugt ist die Kunststoffhülse vollständig vom Gehäuse überdeckt. Hierdurch kann ein Schutz der Kunststoffhülse durch das Gehäuse bereitgestellt werden.
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Bevorzugt stellt die Kunststoffhülse eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse und dem Isolator bereit. Vorzugsweise kann dabei auf einen zusätzlichen Dichtring verzichtet werden. Somit ist bevorzugt die Kunststoffhülse das einzige Abdichtelement zwischen Isolator und Gehäuse.
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Alternativ kann zusätzlich noch ein brennraumseitiger, separater Dichtring zwischen Isolator und Gehäuse vorgesehen sein, wobei der Dichtring besonderes bevorzugt ein Kupferring ist.
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Weiter bevorzugt überdeckt die Kunststoffhülse 50% oder mehr eines inneren Mantelbereichs des Gehäuses.
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Die Kunststoffhülse ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material hergestellt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Schnittansicht einer Zündkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Teilansicht eines Isolators und einer Kunststoffhülse von 1,
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3 eine schematische Schnittansicht einer Zündkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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4 eine schematische, vergrößerte Detailansicht der Zündkerze von 3.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Zündkerze 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Zündkerze 1 eine Masseelektrode 2 und eine Mittelelektrode 3. Die Mittelelektrode 3 ist dabei von einem keramischen Isolator 7 in bekannter Weise umgeben.
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Weiterhin umfasst die Zündkerze 1 ein Gehäuse 6, welches aus einem metallischen Material hergestellt ist. Das Gehäuse 6 ist dabei an einem zum Brennraum 10 gerichteten Bereich des Isolators 7 vorgesehen.
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Zwischen dem Isolator 7 und dem Gehäuse 6 ist eine Kunststoffhülse 4 angeordnet. Die Kunststoffhülse 4 ist im Detail aus 2 ersichtlich. Die Kunststoffhülse 4 ist dabei umlaufend geschlossen und umfasst einen brennraumseitigen Endbereich 40, einen zylindrischen Bereich 41 und einen brennraumabgewandten Endbereich 42. Der brennraumseitige Endbereich 40 ist dabei an einem ersten, sich erweiternden Bereich 11 des Isolators 7 angeordnet. Der brennraumabgewandte Endbereich 42 ist an einem zweiten, sich erweiternden Bereich 12 des Isolators 7 angeordnet.
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Die Kunststoffhülse 4 berührt dabei sowohl den Isolator 7 als auch das Gehäuse 6. Dabei befindet sich eine Innenseite 43 der Kunststoffhülse 4 vollständig mit dem Isolator in Kontakt. Ebenfalls befindet sich eine Außenseite 44 der Kunststoffhülse vollständig mit dem Gehäuse 6 in Kontakt. Somit kann verhindert werden, dass zwischen dem Isolator 7 und dem Gehäuse 6 ein luftgefüllter Zwischenraum vorhanden ist, welcher eine schlechte Wärmeleitung bedingen würde.
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Wie weiterhin aus 1 ersichtlich ist, ist die Kunststoffhülse 4 vollständig vom Gehäuse 6 überdeckt. Dadurch ist die Kunststoffhülse durch das Gehäuse 6 geschützt.
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Weiterhin sichert die Kunststoffhülse 4 eine Abdichtung zwischen dem Isolator 7 und dem Gehäuse 6. Dabei ist die Kunststoffhülse 4 das einzige Abdichtelement zwischen Isolator 7 und Gehäuse 6. Somit muss nicht zwingend ein zusätzliches Dichtelement, wie beispielsweise ein Dichtring oder dergleichen zwischen Isolator 7 und Gehäuse 6 vorgesehen sein.
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Der erste sich erweiternde Bereich 11 bildet dabei eine Stufe am Isolator 7, da sich der Durchmesser in größerem Umfang vergrößert.
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Weiterhin kann während einer Montage des Isolators 7 in das Gehäuse 6 die Kunststoffhülse 4 eine Führungsfunktion übernehmen. Dadurch wird vermieden, dass während der Montage der Isolator 7 sich relativ zum Gehäuse 6 schrägstellt und verkanten kann. Dies führt bisher im Stand der Technik zu relativ hohen Ausschussanteilen, welche erfindungsgemäß nun vermieden werden können.
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Die erfindungsgemäße Zündkerze 1 ist dabei insbesondere auch mit kleineren Abmessungen realisierbar. Dabei ist insbesondere ein am Gehäuse 6 vorgesehenes Gewinde 5 beispielsweise ein M8-Gewinde oder ein M10-Gewinde, statt wie im Stand der Technik bisher ein M12- oder M14-Gewinde. Die 3 und 4 zeigen eine Zündkerze 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Zündkerze 1 des zweiten Ausführungsbeispiels zusätzlich noch einen Dichtring 8. Der Dichtring 8 ist dabei am brennraumseitigen Ende der Kunststoffhülse 4 angeordnet. Der Dichtring 8 stellt eine zusätzliche Abdichtung zwischen dem Isolator 7 und dem Gehäuse 6 bereit. Ferner schützt der Dichtring 8 dabei die Kunststoffhülse 4 vor zu hohen Temperaturen, da der Dichtring 8 über einen Zwischenraum 9 unmittelbar mit dem Brennraum 10 in Verbindung steht. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
