DE102015200778A1 - glow plug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze (10) für einen selbstzündenden Verbrennungsmotor sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Glühstiftkerze (10). Die Glühstiftkerze (10) weist ein Gehäuse (20), einen zumindest abschnittsweise in dem Gehäuse (20) angeordneten Anschlusskontakt (22) und zumindest ein mittelbar mit dem Gehäuse (20) verbundenen Glührohr (30) auf. Das Glührohr (30) ist an seinem dem Gehäuse (20) abgewandten Ende (31) verschlossen. In dem Glührohr (30) ist eine Heizwendel (32) angeordnet, welcher mit dem Anschlusskontakt (22) verbindbar ist. Mindestens eines der im Oberbegriff genannten Bauteile (20, 22, 30, 32) oder eine Funktionseinheit (40) aus zwei oder mehr der im Oberbegriff genannten Bauteile (20, 22, 30, 32) sind mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens hergestellt.The invention relates to a glow plug (10) for a self-igniting internal combustion engine and to a method for producing a glow plug (10). The glow plug (10) has a housing (20), an at least partially in the housing (20) arranged terminal contact (22) and at least one indirectly connected to the housing (20) glow tube (30). The glow tube (30) is closed at its end (31) facing away from the housing (20). In the glow tube (30), a heating coil (32) is arranged, which is connectable to the terminal contact (22). At least one of the components mentioned in the preamble (20, 22, 30, 32) or a functional unit (40) of two or more of the components (20, 22, 30, 32) mentioned in the preamble are produced by means of a rapid prototyping method.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung einer Glühstiftkerze gemäß Anspruch 1 sowie eine Glühstiftkerze für einen selbstzündenden Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 8.The present invention relates to a method for producing a glow plug according to claim 1 and a glow plug for a self-igniting internal combustion engine according to claim 8.
Bei selbstzündenden Verbrennungsmotoren sind Glühstiftkerzen vorgesehen, um die einzelnen Brennräume des Verbrennungsmotors soweit zu erwärmen, dass ein in den Brennraum eingespritzter Kraftstoff unter der Verdichtung des sich nach oben bewegenden Kolbens sicher zündet. Dabei weist die Glühstiftkerze ein Glührohr auf, welches auf seinem dem Brennraum zugewandten Ende verschlossen wird. Das eine Ende einer Heizwendel wird dabei ebenfalls mit dem dem Brennraum zugewandten Ende des Glührohrs verbunden. Dabei ist die Verbindungsstelle relativ schwer zugänglich, und bei der Verschweißung kann es zu Oxidationen an der Heizwendel kommen, welche die Lebensdauer einer Glühkerze reduzieren und zu einem vorzeitigen Ausfall führen. Ferner sind aus dem Stand der Technik Glühstiftkerzen bekannt, welche ein mehrteiliges Glührohr mit einer Kuppe aufweisen, welche brennraumseitig auf den zylindrischen Teil des Glührohrs aufgeschweißt wird. Aus der
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Glühstiftkerze bereitzustellen, welche sich durch eine einfache Fertigung auszeichnet und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.An object of the invention is therefore to provide a glow plug, which is characterized by a simple production and overcomes the disadvantages known from the prior art.
Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass mindestens eines der im Oberbegriff genannten Bauteile oder eine Funktionseinheit aus zwei oder mehr der im Oberbegriff genannten Bauteile mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens hergestellt wird. Durch ein Rapid-Prototyping-Verfahren, insbesondere durch einen sogenannten 3D-Druck, lässt sich eine komplexe Geometrie ohne aufwendige Werkzeuge herstellen. Dies reduzierte die Kosten sowie die Herstellungszeit bei der Fertigung von Prototypen und kann somit die Entwicklungszeiten für neue Produktgenerationen verkürzen, da schneller Musterteile für die Erprobung zur Verfügung stehen.The glow plug according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that at least one of the components mentioned in the preamble or a functional unit of two or more of the components mentioned in the preamble is produced by means of a rapid prototyping method. By a rapid prototyping process, in particular by a so-called 3D printing, a complex geometry can be produced without expensive tools. This has reduced the cost and time of manufacturing prototypes and can therefore reduce development time for new product generations as sample parts are more readily available for testing.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahren zur Herstellung einer Glühstiftkerze sowie der erfindungsgemäßen Glühstiftkerze möglich.The measures specified in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claims specified method for producing a glow plug and the glow plug according to the invention are possible.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, dass die Funktionseinheit aus einer Kuppe des Glührohrs und einem damit verbundenen Abschnitt der Heizwendel besteht. Die Kuppe des Glührohrs sowie ein damit verbundener Abschnitt der Heizwendel eignen sich besonders gut dafür, mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens hergestellt zu werden. Dabei kann ein an der Kuppe ausgebildeter Abschnitt der Heizwendel so ausgebildet werden, dass er über die offene Seite der Kuppe hinaus steht und so besonders einfach mit der restlichen Heizwendel verschweißt werden kann. Es ist auch möglich, die komplette Heizwendel mittels des Rapid-Prototyping-Verfahren herzustellen und die Verbindungsstelle zwischen der Heizwendel und einer Regelwendel durch einen nachgeschalteten Verbindungsschritt darzustellen. Dabei sind der mit der Glühkuppe verbundene Abschnitt der Heizwendel sowie die Glühkuppe selbst bevorzugt aus dem gleichen Material hergestellt, es können jedoch auch unterschiedliche Materialien in mehreren Arbeitsschritten im Rahmen des Rapid-Prototyping aufgebracht werden.An advantageous development of the method consists in that the functional unit consists of a dome of the glow tube and an associated portion of the heating coil. The dome of the glow tube and an associated portion of the heating coil are particularly well suited for being manufactured by means of a rapid prototyping method. In this case, a trained at the top portion of the heating coil can be formed so that it is beyond the open side of the dome out and can be particularly easily welded to the rest of the heating coil. It is also possible to produce the complete heating coil by means of the rapid prototyping method and to represent the connection point between the heating coil and a control coil through a downstream connection step. In this case, the section of the heating coil connected to the hot-melt element as well as the hot-melt element itself are preferably made of the same material, but it is also possible to apply different materials in several work steps in the context of rapid prototyping.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das mittels des Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellte Bauteil oder die Funktionseinheit mit einem weiteren Bauteil der Glühstiftkerze verbunden werden. Dadurch kann besonders einfach und kostengünstig eine Glühstiftkerze hergestellt werden, beispielsweise indem auf bestehende, oder mit spanenden Herstellungsverfahren einfach herzustellenden Bauteile zurückgegriffen wird, welche mit dem im Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellten Bauteil oder der auf diese Weise hergestellten Funktionseinheit verbunden werden. Durch eine solche Bauweise lassen sich Zeit und Geld bei der Entwicklung sowie der Fertigung von Glühstiftkerzen sparen.According to a preferred embodiment, it is provided that the component produced by the rapid prototyping method or the functional unit are connected to a further component of the glow plug. As a result, a glow plug can be produced in a particularly simple and cost-effective manner, for example by resorting to existing components or parts which are easy to produce by machining production processes and which are connected to the component produced in the rapid prototyping method or the functional unit produced in this way. Such a construction can save time and money in the development and production of glow plugs.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das mittels des Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellte Bauteil oder die mittels des Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellte Funktionseinheit mit einem weiteren Bauteil der Glühstiftkerze verschweißt werden. Schweißen ist ein einfaches und kostengünstiges Verfahren, um zwei Bauteile miteinander zu verbinden. Dabei ist es insbesondere Vorteilhaft, wenn in einem ersten Prozessschritt der mit der Kuppe verbundene Abschnitt der Heizwendel mit der restlichen Heizwendel oder einer Regelwendel der Glühstiftkerze verschweißt werden und in einem zweiten Prozessschritt die Kuppe mit dem zylindrischen Abschnitt des Glührohrs verschweißt wird. Dabei kann die Zugänglichkeit zu der Schweißstelle zwischen den Abschnitten der Heizwendel dadurch erhöht werden, dass die Heizwendel und/oder die mit der Heizwendel verbundene Regelwendel elastisch gestreckt werden, so dass durch eine reversible Streckung einen Abstand zwischen Kuppe und zylindrischem Abschnitt des Glührohrs entsteht, welcher eine Zufuhr von Schweißelektroden an die Abschnitte der Heizwendel ermöglicht.It is particularly advantageous if the component produced by means of the rapid prototyping method or the functional unit produced by means of the rapid prototyping method are welded to a further component of the glow plug. Welding is a simple and inexpensive process for joining two components together. It is particularly advantageous if in a first process step with the dome connected portion of the heating coil are welded to the remaining heating coil or a control coil of the glow plug and in a second process step, the tip is welded to the cylindrical portion of the glow tube. In this case, the accessibility to the welding point between the sections of the heating coil can be increased by elastically stretching the heating coil and / or the control coil connected to the heating coil so that a distance between the dome and the cylindrical section of the glow tube is created by reversible stretching allows a supply of welding electrodes to the sections of the heating coil.
Gemäß einer alternativen Variante ist vorgesehen, dass das Glührohr auf seinem dem Gehäuse abgewandten Ende durch eine Kuppe verschlossen wird, wobei an der Kuppe zumindest eine Windung der Heizwendel ausgebildet wird.According to an alternative variant, it is provided that the glow tube is closed on its end facing away from the housing by a dome, wherein at least one turn of the heating coil is formed on the dome.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Verschweißung von dem mit der Kuppe verbundenen Abschnitt der Heizwendel sowie der Kuppe mit dem zylindrischen Abschnitt des Glührohrs mittels Laser erfolgt. Ein Laser ist bei der Verschweißung besonders vorteilhaft, da für den Zugang der Schweißstelle eine im Vergleich zu dem bei der Verschweißung mittels Schweißelektroden benötigten Abstand ein kleinerer Abstand bzw. eine Öffnung genügt. Zudem kann mittels Laser die zur Verschweißung benötigte Energie sehr zielgerichtet eingebracht werden, wodurch die Aufschmelzung im Schweißbereich klein gehalten werden kann und ein unerwünschter Eintrag von Sauerstoff vermieden werden kann.A further preferred embodiment is that the welding takes place by means of laser from the portion of the heating coil connected to the dome and the dome with the cylindrical portion of the glow tube. A laser is particularly advantageous in the welding, since a smaller distance or an opening is sufficient for access to the weld a required compared to the welding required by welding electrodes distance. In addition, the energy required for welding can be introduced very targeted by means of laser, whereby the melting in the welding area can be kept small and an undesirable entry of oxygen can be avoided.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Glühstiftkerze zeichnet sich dadurch aus, dass das Glührohr auf seinem dem Gehäuse abgewandten Ende durch eine vorgefertigte Kuppe verschlossen ist, wobei an der Kuppe zumindest eine Windung der Heizwendel ausgebildet ist, und wobei die vorgefertigte Kuppe mit der mindestens einen Windung der Heizwendel mit dem Glührohr verschweißt ist. Die Glühstiftkerze zeichnet sich dadurch aus, dass eine besonders saubere und qualitativ hochwertige Verschweißung von der mit der Kuppe verbundenen Windung und der restlichen Heizwendel möglich ist. Dadurch kann die Dauerhaltbarkeit der Glühstiftkerze erhöht werden.A preferred embodiment of the glow plug is characterized in that the glow tube is closed at its end facing away from the housing by a prefabricated dome, wherein at least one turn of the heating coil is formed at the top, and wherein the prefabricated dome with the at least one turn of the heating coil is welded to the glow tube. The glow plug is characterized by the fact that a particularly clean and high-quality welding of the connected with the dome winding and the remaining heating coil is possible. As a result, the durability of the glow plug can be increased.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Kuppe und/oder die mindestens eine Windung der Heizwendel eine Höhe von ca. 2mm bis 5mm aufweisen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Kuppe mit dem zylindrischen Teil des Glührohrs verschweißt werden kann und die Schweißnaht nicht im Übergangsbereich liegt und durch zusätzliche Spannungen durch das Anformen der Kuppe geschwächt wird. Ferner kann sichergestellt werden, dass mindestens eine Windung der Heizwendel ausgebildet ist und so ein hinreichender Überlappungsbereich für eine Verschweißung mit der restlichen Heizwendel ausgebildet ist.It is particularly advantageous if the dome and / or the at least one turn of the heating coil have a height of about 2mm to 5mm. This can ensure that the dome can be welded to the cylindrical part of the glow tube and the weld is not in the transition region and is weakened by additional tensions by forming the dome. Furthermore, it can be ensured that at least one turn of the heating coil is formed and thus a sufficient overlapping area is formed for welding to the remaining heating coil.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Gleich Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:The invention is explained in more detail in the following description with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Like components or components with the same function are identified by the same reference numerals. Show it:
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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