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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserzündkerze.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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Als konventionelle Zündvorrichtungen für Verbrennungsmotoren oder dergleichen gibt es Zündvorrichtungen, die eine Laserzündkerze beinhalten. Eine solche Laserzündkerze weist eine Öffnung auf, in der ein Schutzglaselement zum Schutz des Inneren bzw. des Innenraums der Laserzündkerze vorgesehen ist. Ein von der Laserzündkerze emittierte Laserpuls durchdringt das Schutzglaselement und tritt in den Verbrennungsmotor ein. So offenbart beispielsweise die Patentliteratur
JP 2013-96392 A eine Laserzündvorrichtung mit einem Gehäuse, einer Laserzündkerze, einem Schutzglaselement und einem Halteelement. Bei dieser Vorrichtung wird das Schutzglaselement an einem Spitzenendbereich des Gehäuses durch das Halteelement gehalten, wo eine mechanische Belastung des Schutzglaselements durch Anziehen bei der Montage der Laserzündkerze am Zylinderkopf unwahrscheinlich ist. Die Vorrichtung beinhaltet auch ein Dichtungselement, das zwischen dem Halteelement und dem Schutzglaselement vorgesehen ist.
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Gemäß der in der Patentliteratur
JP 2013-96392 A offenbarten Konfiguration ist das Dichtungselement zwischen der Bodenfläche bzw. Unterseite des Schutzglaselements, die eine der Brennkammer abgewandte Oberfläche ist, und einer der Bodenfläche zugewandten Oberfläche des Halteelements angeordnet. Wenn das Schutzglaselement also einen in der Brennkammer erzeugten Verbrennungsdruck erhält, kann die Kraft übermäßig auf das Dichtungselement ausgeübt werden, das zwischen der Bodenfläche des Schutzglaselements und der der Bodenfläche zugewandten Oberfläche des Halteelements angeordnet ist, und das Dichtungselement kann beschädigt werden.
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Die mögliche Beschädigung des Dichtungselements kann die Abdichtung zwischen dem Schutzglaselement und dem Halteelement beeinträchtigen, was dazu führen kann, dass Kraftstoffgas oder Abgas in die Zündkerze gelangt und die Zündkerze beschädigt wird.
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Die
JP 2013-96392 A offenbart die Bereitstellung einer Laserzündvorrichtung mit hervorragender Montierbarkeit, die gleichzeitig die Verzerrung einer optischen Achse aufgrund von mechanischer Belastung, thermischer Belastung, Bildung einer Ablagerung und dergleichen einschränkt und somit eine stabile Zündung ermöglicht. LÖSUNG: Ein optisches Anregungslicht-Induktionselement 21, ein optisches Impulslicht-Expansions-Element und ein optisches Impulslicht-Konzentrationselement bestehen jeweils aus entsprechenden optischen Linsen, die für die jeweiligen Anwendungen geeignet sind, und aus Linsen-Aufnahmegehäusen mit annähernd zylindrischer Form, wobei an der Spitzenendseite oder an der Basisendseite der optischen Elemente Ausweichbereiche (L, L) von Gehäusen optische Element-Aufnahmeräume als Referenzebenen ausgelegt sind, während die entsprechenden optischen Elemente 11, 15, 21 elastisch gegen die Referenzebenen gedrückt werden.
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Die
JP 2015 001 158 A offenbart die Bereitstellung einer Bildverarbeitungsvorrichtung, eines Verarbeitungsverfahrens und eines Programms zum Speichern einer Reihe von gelesenen Bildern, die aus einer Vielzahl von Seiten bestehen, in separaten Dateien für jedes Original. LÖSUNG: Ein Bildverarbeitungsgerät enthält: einen Bilderfassungsteil zum Lesen einer Vorlage, die auf einer Vorlagenplatte mit einer oberen Bildgebungsvorrichtung platziert ist, um Bilddaten zu erfassen; einen Merkmalsbereichsinformationserfassungsteil zum Erfassen eines Farbwertes in einem Merkmalsbereich (einem Mikrobereich eines Randabschnitts) in dem durch den Bilderfassungsteil 100 erfassten Bild; einen Originalveränderungsbestimmungsabschnitt 103 zum Erfassen des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins des Originals aus einer Differenz zwischen dem erfassten Farbwert der Bilddaten und einem Farbwert der Originalplatte und auch zum Erfassen, dass das Dokument gegenüber dem vorhergehenden Erfassungsergebnis, das in einem Dokumentveränderungsbestimmungswertspeicherabschnitt gespeichert ist, verändert ist; und einen Bildausgabeabschnitt zum Ausgeben der Bilddaten des Originals als Dateidaten. Wenn festgestellt wird, dass das Dokument geändert wurde, werden Bilddaten, die unmittelbar vor der Feststellung, dass das Dokument geändert wurde, gelesen wurden, als Dateidaten an einen Speicherteil ausgegeben.
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Die
EP 1 820 948 A1 offenbart eine Aufnahmevorrichtung zur Befestigung eines Brennraumfensters (1) an einer Brennkraftmaschine mit einem das Brennraumfenster zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, einfassenden Dichtelement, wobei das Brennraumfenster eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche sowie eine im Wesentlichen von der Lichteintrittsfläche und von der Lichtaustrittsfläche gesonderte Kontaktfläche, an der das Dichtelement am Brennraumfenster anliegt, aufweist, wobei eine erste Querschnittsfläche des Brennraumfensters (1) an dem zur Lichteintrittsfläche weisenden Rand des Dichtelementes im Wesentlichen gleich groß ist, wie eine zweite Querschnittsfläche des Brennraumfensters an dem zur Lichtaustrittsfläche (4) weisenden Rand des Dichtelementes.
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Die
DE 11 2015 005 504 T5 offenbart das Folgende: Bei einer Zündvorrichtung 1 mit einer Zündkerze 4 zum Entzünden eines in eine Verbrennungskammer 51 eingeführten Kraftstoffmischgases ist auf einer Oberfläche eines kerzenbildenden Elements 10 der Zündkerze auf der Verbrennungskammerseite eine superhydrophile Membran 11 ausgebildet. Die superhydrophile Membran 11 enthält superhydrophile Partikel 110 und Katalysatorpartikel 111 für eine thermische Anregung und erfüllt eine Beziehung 9W2 < θW1, wobei θW1 einen Wasserkontaktwinkel zwischen Wasser und dem kerzenbildenden Element, auf welchem keine superhydrophile Membran ausgebildet ist, angibt, und 9W2 einen Wasserkontaktwinkel zwischen Wasser und dem kerzenbildenden Element, auf welchem die superhydrophile Membran ausgebildet ist, angibt.
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Die
DE 10 2010 001 185 A1 betrifft einen Zündlaser, umfassend einen laseraktiven Festkörper, ein Gehäuse und ein Brennraumfenster, wobei das Gehäuse eine Innenhülse und eine Außenhülse umfasst. Zwischen der Innenhülse und der Außenhülse ist ein Einsatz vorgesehen, wobei der Einsatz und das Brennraumfenster dichtend und stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
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Die
DE 10 2012 220 143 A1 offenbart eine Laserzündvorrichtung die ein Gehäuse hat, das einen Außengewindeabschnitt zum Befestigen des Gehäuses und einen hexagonalen Abschnitt zum Festschrauben des Außengewindeabschnitts hat. Zwischen einem brennkammerseitigen Ende des Außengewindeabschnitts und einem gegen-brennkammerseitigen Ende des hexagonalen Abschnitts ist ein Nicht-Optikelementanordnungsbereich definiert, in dem keines von fern einbringenden Optikelement, einem vergrößernden Optikelement und einem fokussierenden Optikelement der Vorrichtung angeordnet ist. An einem brennkammerseitigen Ende und einem gegen-brennkammerseitigen Ende des Nicht-Optikelementanordnungsbereichs ist eine Referenzfläche ausgebildet, die sich senkrecht zu einer Achsrichtung des Gehäuses erstreckt. Eines von dem einbringenden Optikelement, dem vergrößernden Optikelement und dem fokussierenden Optikelement ist derart in dem Gehäuse aufgenommen, dass es von außerhalb des Nicht-Optikelementanordnungsbereichs elastisch gegen die Referenzfläche gedrückt wird.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund der oben dargestellten Probleme und des Stands der Technik getätigt und hat die Aufgabe, eine Laserzündkerze bereitzustellen, die die Beeinträchtigung der Abdichtung zwischen einem Schutzglaselement und einem das Schutzglaselement haltenden Halteelement reduziert oder verhindert.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Eine Weiterbildung dessen findet sich im zugehörigen Unteranspruch.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Laserzündkerze mit einem Spitzenende, das in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors lokalisierbar ist, um einen Laserpuls in die Brennkammer abzugeben bzw. zu emittieren und Kraftstoffgas in der Brennkammer zu entzünden. Die Laserzündkerze beinhaltet: einen Laserpulserzeugungsteil, der einen Laserpuls erzeugt; ein zylindrisches Gehäuse, das einen Innenraum aufweist, in dem der Laserpulserzeugungsteil gehalten wird; ein Schutzglaselement, das den Durchgang eines Laserpulses ermöglicht, der durch den Laserpulserzeugungsteil erzeugt wird, zur Emission in die Brennkammer und den Laserpulserzeugungsteil schützt; und ein Halteelement, das den Schutzglaselement an einem Ende des Gehäuses hält. In der Laserzündkerze beinhaltet das Halteelement einen Bodenflächenkontaktabschnitt und einen Umfangsflächenverbindungsabschnitt. Der untere Oberflächenkontaktabschnitt ist in Kontakt mit einer Bodenfläche des Schutzglaselements, wobei die Bodenfläche eine Fläche ist, die von der Brennkammer weg zeigt. Der Umfangsflächenverbindungsabschnitt weist auf eine Umfangsfläche des Schutzglaselements und ist über ein Verbindungselement mit der Umfangsfläche verbunden, wobei die Umfangsfläche eine Fläche in radialer Richtung nach außen der Zündkerze ist.
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In der oben dargestellten Laserzündkerze steht die Bodenfläche des Schutzglaselements in Kontakt mit dem Bodenflächenkontaktabschnitt des Halteelements, wobei kein Verbindungselement dazwischen angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Umfangsfläche des Schutzglaselements über das Verbindungselement mit dem Umfangsgelenkabschnitt des Halteelements verbunden, so dass das Halteelement das Schutzglaselement halten kann. Selbst wenn das Schutzglaselement einen in der Brennkammer erzeugten Verbrennungsdruck aufnimmt, wird die Kraft also direkt auf den Bodenflächenkontaktabschnitt des Halteelements über die Bodenfläche des Schutzglaselements aufgebracht, wodurch eine übermäßige Druckbeaufschlagung des Verbindungselements zwischen der Umfangsfläche und dem Umfangsflächenverbindungsabschnitt verhindert wird. Dadurch wird die Beschädigung des Verbindungselements reduziert oder verhindert, um eine Beeinträchtigung der Dichtung zwischen dem Schutzglaselement und dem Halteelement zu vermeiden.
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Wie vorstehend beschrieben, sieht die vorliegende Erfindung eine Laserzündkerze vor, die die Beeinträchtigung der Abdichtung zwischen einem Schutzglaselement und einem Halteelement, das das Schutzglaselement hält, reduziert oder verhindert.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen angegebenen Klammerbezüge auf die Übereinstimmung mit den in den nachstehend aufgeführten Ausführungsformen beschriebenen spezifischen Mitteln hinweisen und den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
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Figurenliste
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In den beigefügten Zeichnungen:
- 1 ist eine teilweise vordere Querschnittsansicht einer Laserzündkerze gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Spitzenendes der Laserzündkerze gemäß der ersten Ausführungsform;
- 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Spitzenendes einer Laserzündkerze nach einer ersten Modifikation;
- 4 ist eine teilweise vordere Querschnittsansicht einer Laserzündkerze gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Spitzenendes der Laserzündkerze gemäß der zweiten Ausführungsform; und
- 6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Spitzenendes einer Laserzündkerze gemäß einer zweiten Modifikation.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird eine erste Ausführungsform einer Laserzündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 zeigt eine Laserzündkerze 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Wie in 1 dargestellt, weist die Laserzündkerze 1 ein Spitzenende auf, das in einer Brennkammer 100 eines Verbrennungsmotors angeordnet werden kann, so dass ein Laserpuls L vom Spitzenende in die Brennkammer 100 emittiert oder abgegeben wird, um Kraftstoffgas innerhalb der Brennkammer 100 zu entzünden.
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Die Laserzündkerze 1 beinhaltet ein Laserpulserzeugungsteil 10, ein Gehäuse 20, ein Schutzglaselement 30 und ein Halteelement 40.
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Das Laserpulserzeugungsteil 10 erzeugt einen Laserpuls L.
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Das Gehäuse 20 hat eine zylindrische Form und hält das Laserpulserzeugungsteil 10 darin.
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Das Schutzglaselement 30 ermöglicht den Durchgang des Laserpulses L, der durch das Laserpulserzeugungsteil 10 erzeugt wird, während das Laserpulserzeugungsteil 10 geschützt wird.
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Das Halteelement 40 hält das Schutzglaselement 30 so, dass es sich an einem Ende des Gehäuses 20 befindet.
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Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Halteelement 40 einen Bodenflächenkontaktabschnitt 41 und einen Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42. Der untere Oberflächenkontaktabschnitt 41 ist in Kontakt mit einer Bodenfläche 31 des Schutzglaselements 30, die eine von der Brennkammer 100 abgewandte Oberfläche ist. Der Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 weist auf eine Umfangsfläche 32 des Schutzglaselements 30, die eine in radialer Richtung nach außen gerichtete Fläche X der Zündkerze ist, und ist über ein Verbindungselement 50 mit der Umfangsfläche 32 verbunden.
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Die Laserzündkerze 1 der vorliegenden Ausführungsform wird näher beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt, weist das Gehäuse 20 eine zylindrische Form auf, die sich in axialer Richtung Y des Kegels erstreckt. Das Gehäuse 20 weist eine äußere Umfangsfläche auf, auf der ein Befestigungsgewinde 21 zum Verschrauben mit einem Zylinderkopf 101 des Verbrennungsmotors ausgebildet ist. Die Laserzündkerze 1 ist am Zylinderkopf 101 montiert, wobei das Befestigungsgewinde 21 mit dem Zylinderkopf 101 verschraubt ist, so dass eine Oberseite 33 des Schutzglaselements 30 dem Innenraum der Brennkammer 100 des Verbrennungsmotors ausgesetzt ist. Die Oberseite 33 ist eine Oberfläche des Schutzglaselements 30 an einer Spitzenendseite Y1 in axialer Richtung Y des Kegels und diese zeigt zum Inneren der Brennkammer 100.
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Wie in dargestellt, wird das Laserpulserzeugungsteil 10 im Gehäuse 20 gehalten. Das Laserpulserzeugungsteil 10 ist über eine Glasfaser mit einer nicht dargestellten Anregungslichtquelle verbunden. Diese Anregungslichtquelle befindet sich an der Außenseite der Laserzündkerze 1. Das Laserpulserzeugungsteil 10 resoniert und verstärkt das von der Anregungslichtquelle zugeführte Anregungslicht, um einen Laserpuls L als gepulstes Licht mit hoher Energiedichte zu erzeugen. Die Konfiguration des Laserpulserzeugungsteils 10 ist nicht besonders begrenzt und es kann eine bekannte Konfiguration verwendet werden.
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Wie in 1 dargestellt, wird der durch das Laserpulserzeugungsteil 10 erzeugte Laserpuls L durch eine Diffusionslinse 11 auf eine vorgegebene Breite gestreut und durchläuft dann eine Kondensorlinse 12. Die Kondensorlinse 12 weist eine Eintrittsfläche 121 und eine Austrittsfläche 122 mit unterschiedlichen Krümmungen auf. Die Eintrittsfläche 121 der Kondensorlinse 12 ist mit einer Antireflexionsschicht versehen, um die Reflexion des vom Laserpulserzeugungsteil 10 abgegebenen Laserpulses L zu reduzieren oder zu verhindern. Die Kondensorlinse 12 befindet sich weiter zur Spitzenendseite Y1 in axialer Richtung Y der Zündkerze als die Diffusionslinse 11, um einen vorgegebenen Abstand zur Diffusionslinse 11 im Gehäuse 20 einzuhalten. So wird der Laserpuls L durch die Kondensorlinse 12 kondensiert, durch das Schutzglaselement 30 geführt und auf einen Lichtkondensationspunkt FP in der Brennkammer 100 gestrahlt.
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Wie in 2 dargestellt, weist das Schutzglaselement 30 zum Inneren der Brennkammer 100, um das Innere bzw. den Innenraum des Gehäuses 20 vor Hitze, Druck, Verbrennungsprodukten oder dergleichen zu schützen, die in der Brennkammer 100 entstehen. Das für die Bildung des Schutzglaselements 30 verwendete Material kann ein bekanntes Material für optische Elemente sein, wie beispielsweise Saphirglas, optisches Glas, hitzebeständiges Glas oder Quarzglas. In der vorliegenden Ausführungsform wird Saphirglas verwendet. Wie in 2 dargestellt, ist die Oberseite 33 des Schutzglaselements 30, das eine Brennkammer 100-Seitenfläche ist, parallel zur Bodenfläche 31, die eine von der Brennkammer 100 abgewandte Fläche ist. Die Bodenfläche 31 ist mit einer Antireflexionsschicht versehen, um die Reflexion des von der Kondensorlinse 12 abgegebenen Laserpulses L zu reduzieren oder zu verhindern.
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Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Umfangsfläche 32 des Schutzglaselements 30, die sich in einer radial nach außen gerichteten Richtung X der Zündkerze senkrecht zur Axialrichtung Y der Zündkerze befindet, eine erste Umfangsfläche 321 benachbart zur Bodenfläche 31 und eine zweite Umfangsfläche 322 benachbart zur Oberseite 33. Die zweite Umfangsfläche 322 ist speziell an der Spitzenendseite Y1 der ersten Umfangsfläche 321 in axialer Richtung Y des Kegels angeordnet. Die erste Umfangsfläche 321 ist eine konische Fläche, die zur Spitzenendseite Y1 in axialer Richtung Y des Kegels geneigt ist, um den Durchmesser des Schutzglaselements 30 zu vergrößern. Die zweite Umfangsfläche 322 ist eine konische Fläche, die zur Spitzenendseite Y1 in axialer Richtung Y des Kegels geneigt ist, um den Durchmesser des Schutzglaselements 30 zu verringern. Dementsprechend weist das Schutzglaselement 30 einen maximalen Außendurchmesser an einem Begrenzungsabschnitt 323 zwischen der ersten und zweiten Umfangsfläche 321 und 322 auf. Wie in 1 dargestellt, weist das Schutzglaselement 30 einen sechseckigen Querschnitt mit einer Zündkerzenmittelachse 1a auf.
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Wie in den und dargestellt, wird das Schutzglaselement 30 durch das Halteelement 40 an einem Ende 22 des Gehäuses 22 befestigt. Das Halteelement 40 ist ein ringförmiges Element aus Metall und beinhaltet, wie in 2 dargestellt, den Bodenflächenkontaktabschnitt 41 und den Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42. Der untere Oberflächenkontaktabschnitt 41 zeigt zur Bodenfläche 31 des Schutzglaselements 30. Der Bodenflächenkontaktabschnitt 41 ist parallel zur unteren Oberfläche 31 und bildet eine ringförmige Ebene entlang des Umfangs der Bodenfläche 31. Die Bodenfläche 31 und der untere Oberflächenkontaktabschnitt 41 sind miteinander in Kontakt, wobei kein Verbindungselement oder dergleichen dazwischen angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform stehen beide über den gesamten Umfang in Kontakt miteinander.
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Wie in 2 dargestellt, ist der Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 zugewandt und über das Verbindungselement 50 mit der Umfangsfläche 32 des Schutzglaselements 30 verbunden. Der Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 stellt eine Oberfläche bereit, die teilweise konisch geformt ist und parallel zur ersten Umfangsfläche 321 des Schutzglaselements 30 geneigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, ist der Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 vollständig parallel zur Umfangsfläche 32 in einem Querschnitt einschließlich der Zündkerzenmittelachse 1a. Es ist zu beachten, dass der Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 nicht parallel zur Umfangsfläche 32 in einem Querschnitt einschließlich der Zündkerzenmittelachse 1a liegen muss. Der Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 kann in Bezug auf die Umfangsfläche 32 geneigt angeordnet sein. Das Verbindungselement 50, das die erste Umfangsfläche 321 mit dem Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 verbindet, ist aus Hartlot gefertigt. Das Hartlot, das das Verbindungselement 50 bildet, wird bevorzugt, um einen hohen Schmelzpunkt zu haben. Beispiele für das für das Verbindungselement 50 verwendete Hartlot sind Au-Cu-Legierungen mit einem Schmelzpunkt von 990°C und Ag-Cu-Legierungen mit einem Schmelzpunkt von 780°C. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Hartlot einer Au-Cu-Legierung als Verbindungselement 50 verwendet.
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In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, weist das Halteelement 40 einen inneren Kantenabschnitt 48 auf, an dem ein Raum 51 durch das Verbindungselement 50, die Umfangsfläche 32, den Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 und den Bodenflächenkontaktabschnitt 41 definiert ist. Das Verbindungselement 50 ist nicht in Kontakt mit dem inneren Kantenabschnitt 48 des Halteelements 40. Somit ist sichergestellt, dass das geschmolzene Verbindungselement 50 beim Schweißen nicht zwischen der Bodenfläche 31 und dem Bodenflächenkontaktabschnitt 41 einfließt.
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Wie in 1 dargestellt, weist das Halteelement 40 einen Endabschnitt 47 auf, der sich auf der Basisendseite Y2 in axialer Richtung Y des Kegels befindet. Der Endabschnitt 47 ist mit dem Ende 22 des Gehäuses 20 verschweißt. Somit wird das Schutzglaselement 30 am Gehäuse 20 an der Spitzenendseite Y1 in axialer Richtung Y der Zündkerze befestigt.
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In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Halteelement 40 einen gebogenen Abschnitt 45, der sich bis zur Spitzenendseite Y1 vom Umfang des Umfangs des Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 erstreckt, der sich in einer radial nach außen gerichteten Richtung X des Kegels befindet, während er mit fortschreitender Verlängerung bis zur Spitzenendseite Y1 nach innen zur Mittelachse 1a gebogen wird. Zwischen dem gebogenen Abschnitt 45 und der zweiten Umfangsfläche 322 ist ein Ringelement 46 vorgesehen. Das ringförmige Ringelement 46 weist eine Innenfläche 461 auf, die parallel zur und in Kontakt mit der zweiten Umfangsfläche 322 geneigt ist. Insbesondere hält der gebogene Abschnitt 45 das Ringelement 46 in einem Zustand, in dem die Innenfläche 461 mit der zweiten Umfangsfläche 322 in Kontakt steht. Dadurch wird verhindert, dass das Schutzglaselement 30 vom Halteelement 40 in die Brennkammer 100 abfällt. Da das Ringelement 46 in Oberflächenkontakt mit dem Schutzglaselement 30 steht, wird die Spannungskonzentration am Kontaktabschnitt dazwischen minimiert und somit eine Beschädigung des Schutzglaselements 30 vermieden. Der gebogene Abschnitt 45 der vorliegenden Ausführungsform weist ein Ende 451 auf, das nicht mit der zweiten Umfangsfläche 322 in Kontakt steht. Das Ende 451 kann jedoch mit der zweiten Umfangsfläche 322 in Kontakt stehen.
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Die vorteilhaften Auswirkungen der Laserzündkerze 1 der vorliegenden Ausführungsform werden konkret beschrieben.
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Gemäß der Laserzündkerze 1 der vorliegenden Ausführungsform steht die Bodenfläche 31 des Schutzglaselements 30 in Kontakt mit dem Bodenflächenkontaktabschnitt 41 des Halteelements 40, wobei kein Verbindungselement dazwischen angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Umfangsfläche 32 des Schutzglaselements 30 über das Verbindungselement 50 mit dem Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 des Halteelements 40 verbunden, so dass das Schutzglaselement 30 vom Halteelement 40 gehalten wird. Selbst wenn das Schutzglaselement 30 einen in der Brennkammer 100 erzeugten Verbrennungsdruck aufnimmt, wird die Kraft also direkt auf den Bodenflächenkontaktabschnitt 41 des Halteelements 40 über die untere Oberfläche 31 des Schutzglaselements 30 aufgebracht, wodurch eine übermäßige Druckbeaufschlagung des Verbindungselements 50 verhindert wird. Dadurch wird die Beschädigung des Verbindungselements 50 reduziert oder verhindert, um eine Beeinträchtigung der Abdichtung zwischen dem Schutzglaselement 30 und dem Halteelement 40 zu vermeiden.
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In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, ist der zwischen dem Bodenflächenkontaktabschnitt 41 und dem Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 des Halteelements 40 gebildete innere Kantenabschnitt 48 parallel und ähnlich zu einem äußeren Kantenabschnitt 38, der zwischen der unteren Fläche 31 und der Umfangsfläche 32 des Schutzglaselements 30 ausgebildet ist. Alternativ zu dieser Konfiguration, wie in einer ersten in 3 dargestellten Modifikation, kann der zwischen dem Bodenflächenkontaktabschnitt 41 und dem Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 des Halteelements 40 gebildete innere Kantenabschnitt 48 mit einem vertieften Reliefabschnitt 480 versehen werden, so dass er von dem zwischen der unteren Oberfläche 31 und der Umfangsfläche 32 des Schutzglaselements 30 gebildeten äußeren Kantenabschnitt 38 getrennt ist. In der ersten Modifikation ist der Reliefabschnitt 480 zur Basisendseite Y2 in axialer Richtung Y des Kegels und zur radial äußeren Richtung X des Kegels in Bezug auf den inneren Kantenabschnitt 48 der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform vertieft.
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Wie in 3 dargestellt, kann die Bereitstellung des Reliefabschnitts 480 eine Beeinträchtigung des äußeren Kantenabschnitts 38 des Schutzglaselements 30 mit dem Halteelement 40 verhindern, so dass die Bodenfläche 31 und der untere Oberflächenkontaktabschnitt 41 wahrscheinlich eng miteinander in Kontakt gebracht werden. Wenn das Schutzglaselement 30 also Verbrennungsdruck aufnimmt, wird die Spannungskonzentration zwischen der Bodenfläche 31 und dem Bodenflächenkontaktabschnitt 41 verringert, um dadurch eine Beschädigung des Schutzglaselements 30 zu reduzieren oder zu verhindern. Darüber hinaus kann das geschmolzene Verbindungselement 50, wenn das Verbindungselement 50, d.h. das Hartlot, gelötet wird und das geschmolzene Verbindungselement 50 den inneren Kantenabschnitt 48 erreicht, bis zum Reliefabschnitt 480 gesammelt und daran gehindert werden, zwischen der Bodenfläche 31 und dem Bodenflächenkontaktabschnitt 41 einzudringen. Somit kann unter Eliminierung der Zwischenschaltung des Verbindungselements 50 zwischen der Bodenfläche 31 und dem Bodenflächenkontaktabschnitt 41 eine große Kontaktfläche zwischen der Umfangsfläche 32 und dem Verbindungselement 50 sowie zwischen dem Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 und dem Verbindungselement 50 gewährleistet werden. Dadurch wird die Abdichtung zwischen dem Schutzglaselement 30 und dem Halteelement 40 weiter verbessert und die Haltekraft des Halteelements 40 für das Schutzglaselement 30 verbessert.
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Wie vorstehend beschrieben, kann die vorliegende Ausführungsform und deren Modifikation die Laserzündkerze 1 bereitstellen, die in der Lage ist, eine Beeinträchtigung der Dichtung zwischen dem Schutzglasmaterial 30 und dem Halteelement 40 zu verhindern.
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Zweite Ausführungsform
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In der ersten vorstehend beschriebenen Ausführungsform beinhaltet die Laserzündkerze 1, wie in den 1 und 2 dargestellt, das Schutzglaselement 30 mit einem sechseckigen Querschnitt, der die Mittelachse 1a der Kerze beinhaltet. Alternativ dazu beinhaltet eine Laserzündkerze 1 einer zweiten Ausführungsform, wie in den 4 und 5 dargestellt, ein Schutzglaselement 300 mit rechteckigem Querschnitt, das eine Mittelachse 1a des Kerns beinhaltet. Darüber hinaus beinhaltet die Laserzündkerze 1 der zweiten Ausführungsform, wie in 5 dargestellt, ein Halteelement 40 ohne gebogenen Abschnitt 45 der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform. Für andere Komponenten, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden die gleichen Referenzen wie in der ersten Ausführungsform verwendet, um unnötige Erklärungen zu vermeiden.
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Wie in 5 dargestellt, beinhaltet die Laserzündkerze 1 der vorliegenden Ausführungsform ein säulenförmiges Schutzglaselement 300 mit einem rechteckigen Querschnitt einschließlich der Mittelachse 1a der Kerze. Dieser Form entsprechend weist der innere Kantenabschnitt 48 des Halteelements 40 einen rechtwinkligen Querschnitt einschließlich der Mittelachse 1a des Kegels auf. Das Verbindungselement 50 hat eine Länge h1 in axialer Richtung Y des Kegels. Die Länge h1 kann eine Länge sein, die den Verbindungszustand zwischen dem Schutzglaselement 300 und dem Halteelement 40 beibehalten und die Abdichtung dazwischen sicherstellen kann. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 5 dargestellt, beträgt die Länge h1 des Verbindungselements 50 in der axialen Richtung Y des Kegels nicht mehr als die Hälfte der Länge oder die Hälfte einer Dicke h2 des Schutzglaselements 300 in der axialen Richtung Y des Kegels. Diese Länge h1 der vorliegenden Ausführungsform ist ausreichend, um die Abdichtung zwischen dem Schutzglaselement 300 und dem Halteelement 40 sicherzustellen.
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In der auf konventioneller Technik basierenden Konfiguration ist ein Verbindungselement zwischen einem Schutzglaselement und einem Halteelement vorgesehen, das sich über die Bodenfläche bzw. Unterseite und die Umfangsfläche des Schutzglaselements erstreckt. In diesem Fall wird sichergestellt, dass das auf der Umfangsfläche des Schutzglaselements befindliche Verbindungselement eine große Länge in axialer Richtung Y der Zündkerze aufweist, um die Festigkeit der Verbindung in Vorbereitung auf die Aufnahme des Verbrennungsdrucks zu erhöhen. Dadurch wird verhindert, dass das Verbindungselement, das sich zwischen der Bodenfläche bzw. Unterseite des Schutzglaselements und dem Halteelement befindet, durch den Verbrennungsdruck beschädigt wird. In diesem Zusammenhang ist in der Laserzündkerze 1 der vorliegenden Ausführungsform die Bodenfläche 31 des Schutzglaselements 300 mit dem Bodenflächenkontaktabschnitt 41 des Halteelements 40 in Kontakt, ohne dass das Verbindungselement 50 dazwischen wie in der ersten Ausführungsform angeordnet ist. Daher wird der auf das Schutzglaselement 300 ausgeübte Verbrennungsdruck direkt vom Bodenflächenkontaktabschnitt 41 des Halteelements 40 aufgenommen. Somit muss das Verbindungselement 50 auf der Umfangsfläche 32 nicht den Verbrennungsdruck aufnehmen und dementsprechend keine hohe Festigkeit der Verbindung aufweisen, sondern nur die Dichtung erhalten. Daher kann die Länge h1 in axialer Richtung Y des Kegels kleiner gemacht werden als bei der konventionellen Technik. Dadurch kann die Menge des Verbindungselements 50 reduziert und die Kosten für die Herstellung des Stöpsels entsprechend reduziert werden.
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Darüber hinaus wird in der Laserzündkerze 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Beschädigung des Verbindungselements 50 wie in der ersten Ausführungsform reduziert oder verhindert, so dass das Verbindungselement 50 den Verbindungszustand zwischen der Umfangsfläche 32 des Schutzglaselements 300 und dem Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 des Halteelements ausreichend aufrechterhalten kann. Daher ist nicht zu befürchten, dass das Schutzglaselement 300 vom Halteelement 40 in die Brennkammer 100 fallen könnte. Dementsprechend sind der gebogene Abschnitt 45 und das Ringelement 46 der ersten Ausführungsform nicht mehr erforderlich, so dass die Konfiguration des Halteelements 40 vereinfacht und die Anzahl der Teile reduziert werden kann. Darüber hinaus muss das Schutzglaselement 300 durch Wegfall des Biegeabschnitts 45 keine verjüngte Umfangsfläche 32 mehr aufweisen, die sonst erforderlich gewesen wäre, damit der Biegeabschnitt 45 die Bewegung des Schutzglaselements 300 begrenzen kann. Bei dieser Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist es dem Schutzglaselement 300 gestattet, einen rechteckigen Querschnitt einschließlich der Mittelachse 1a der Zündkerze zu haben. So kann das Schutzglaselement 300 eine vereinfachte Form haben, die Kosten für die Herstellung der Zündkerze können reduziert und die Größe der Zündkerze kann verkleinert werden. Die vorliegende Ausführungsform kann auch vorteilhafte Effekte erzielen, ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
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Wie in einer zweiten Modifikation in 6 dargestellt, kann der innere Kantenabschnitt 48 des Halteelements 40 mit einem Reliefabschnitt 481 versehen werden. In der zweiten Modifikation, wie in 6 dargestellt, ist der Reliefabschnitt 481 zur Basisendseite Y2 in axialer Richtung Y des Kegels, nicht aber zur radial äußeren Richtung X des Kegels im inneren Kantenabschnitt 48 vertieft. Somit wird die Größe des Abstands zwischen der Umfangsfläche 32 des Schutzglaselements 300 und dem Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 des Halteelements 40 nicht durch das Vorhandensein des Reliefabschnitts 481 beeinflusst. Daher kann der Fügezustand zwischen der Umfangsfläche 32 und dem Umfangsflächenverbindungsabschnitt 42 mit Zwischenposition des Fügeelements 50 dazwischen im Produktionsprozess leicht gesteuert werden, so dass ein guter Fügezustand zwischen beiden leicht beibehalten werden kann. Die zweite Modifikation kann auch vorteilhafte Effekte erzielen, ähnlich denen der ersten und zweiten Ausführungsform und der ersten Modifikation.
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Die vorliegende Erfindung ist auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, kann aber auf verschiedene Ausführungsformen angewendet werden, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So kann beispielsweise die Konfiguration des Reliefabschnitts 481 der zweiten Änderung auf den inneren Kantenabschnitt 48 der ersten Ausführungsform angewendet werden, oder die Konfiguration des Entlastungsabschnitts 480 der ersten Änderung kann auf den inneren Kantenabschnitt 48 der zweiten Ausführungsform angewendet werden.
