DE102020209858A1

DE102020209858A1 - Zündkerze mit Dichtscheibe und Dichtscheibe für eine Zündkerze

Info

Publication number: DE102020209858A1
Application number: DE102020209858.1A
Authority: DE
Inventors: Jorge Diaz Alfonso; Felix Traub; Lars Menken
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2022-02-10
Also published as: EP4193431A1; WO2022028768A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze (1) umfassend ein Zündkerzengehäuse (2) mit einer brennraumzugewandten ringförmigen Stirnfläche (10) und einem brennraumseitig der Stirnfläche angeordneten Gewinde (8) zum Einschrauben der Zündkerze (1) in einen Zündkerzenschacht einer Brennkraftmaschine, und eine auf das Zündkerzengehäuse (2) aufgesteckte oder aufsteckbare ringförmige massive Dichtscheibe (11) zur dichtenden Anlage zwischen der Stirnfläche (10) und dem Zündkerzenschacht. Es ist vorgesehen, die Dichtscheibe (11) lediglich radial außen, auf der der Stirnfläche (10) zugewandten Seite (11u) und/oder lediglich radial außen auf der dem Zündkerzenschacht zugewandten Seite (110) eine Rändelung (17) aufweist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Zündkerze und einer Dichtscheibe nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche, wie sie beispielsweise aus der DE102012207319 A1 der Anmelderin grundsätzlich bekannt sind.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung beruht weiterhin auf der Erkenntnis der Erfinder, dass ein potentieller Schadensmechanismus in Zündkerzen auf übermäßig hohen in der Zündkerze wirkenden Kräften und Spannungen basiert. Die Erfinder haben daher nach einer Möglichkeit gesucht, die Spannungen im eingeschraubten Zündkerzengehäuse so zu verteilen, dass einerseits eine gute Dichtwirkung zwischen Zündkerze und Zylinderkopf maximiert wird, andererseits keine übermäßig hohen Belastungen im Gehäuse, insbesondere im Gewindegrund auftreten. Auf diese Weise können potentielle Beschädigungen der Zündkerze bei Montage und Betrieb sicher ausgeschlossen werden. Insbesondere wird auch die sogenannte Überdrehfestigkeit der Zündkerze verbessert, das heißt es besteht eine gewisse Toleranz für die Einleitung unzulässig hoher Drehmomente um die Längsachse der Zündkerze bei ihrer Montage in einem Zündkerzenschacht.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, dass die Dichtscheibe, auf der der Stirnfläche zugewandten Seite und/oder auf der dem Zündkerzenschacht zugewandten Seite eine Rändelung aufweist, erhöht sich der Reibkoeffizient zwischen dem Dichtring und dem Gehäuse der Zündkerze bzw. zwischen dem Dichtring und dem Zündkerzenschacht. Das hat zur Folge, dass bei gegebenem Anzugsdrehmoment, mit dem die Zündkerze im Zündkerzenschacht verschraubt wird, die axial in der Zündkerze wirkenden Kräfte reduziert sind.
Die erfindungsgemäße Beschränkung der Rändelung auf den radial äußeren Bereich der Dichtscheibe stellt sicher, dass der radial innere Bereich der Dichtscheibe als planer Dichtbereich uneingeschränkt wirksam ist. Hierfür kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass sich die Rändelung in radialer Richtung lediglich 0,3 mm bis 2 mm weit erstreckt. Weist die Dichtscheibe mit Hinblick auf seine Ringform beispielsweise einen Außendurchmesser D auf und einen Innendurchmesser d, so kann vorgesehen sein, dass die Erstreckung der Rändelstruktur in die radiale Richtung mindestens 0,05*(D-d) und höchstens 0,25*(D-d) beträgt.
Erfindungsgemäß ist die Dichtscheibe als massive ringförmige Dichtscheibe vorgesehen. Es kann sich insbesondere um eine in Aufsicht ringförmige Dichtung mit einem in Umfangsrichtung konvexförmigen, beispielsweise rechteckigem oder trapezförmigem, Querschnitt handeln. Es handelt sich insofern nicht um eine sogenannte Faltdichtung. Durch massive Dichtscheiben lässt sich eine sehr genaue Lage und Orientierung der Zündkerze sicherstellen.
Die Erstreckung der Rändelung in die axiale Richtung, also die Höhe der Rändelung, kann in Weiterbildung in Abhängigkeit vom Innen- und Außendurchmesser der Dichtscheibe, der Geometrie der Rändelung und dem Materialien des Zylinderkopfes und des Zündkerzengehäuses und des Dichtrings gewählt werden. Sie kann beispielsweise vorteilhafterweise zwischen 0,01 mm und 0,2 mm liegen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Rändelung in Umfangsrichtung ein Dreiecksprofil, ein Vierecksprofil, ein Trapezprofil, ein Trapezoidprofil, ein Wellenprofil und/oder dergleichen aufweist. Eine Periodizität des Profils der Rändelung in Umfangsrichtung kann beispielsweise zwischen 0,02 und 0,4 mm betragen.
Die Dichtscheibe kann verliersicher zwischen dem Gewinde und der Stirnfläche der Zündkerze angeordnet sein, beispielsweise indem der Innendurchmesser der Dichtscheibe kleiner ist als der weiteste Außendurchmesser des Gewindes der Zündkerze.
Figurenliste
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Zündkerze gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2a eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Dichtrings als Detail der erfindungsgemäßen Zündkerze gemäß 1 und
2b, 2c Detailansichten des Dichtrings aus 2a.
3 eine schematische Darstellung der Rändelstruktur

Ausführungsform der Erfindung
Die 1 und 2a, 2b und 2c zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündkerze 1.
Gemäß 1 umfasst die Zündkerze 1 ein Zündkerzengehäuse 2. In diesem Zündkerzengehäuse 2 ist ein Isolator 3 angeordnet. In dem Isolator 3 ist eine Mittelelektrode 4 aufgenommen. Diese Mittelelektrode 4 steht brennraumseitig über den Isolator 3 hinaus. An dem Zündkerzengehäuse 2 ist eine gebogene Masseelektrode 5 befestigt. An der brennraumabgewandten Seite der Zündkerze 1 befindet sich ein Anschluss 6 für ein Kabel.
Das Zündkerzengehäuse 2 weist einen zylindrischen Abschnitt 7 auf. Auf diesem Abschnitt 7 ist ein als Außengewinde ausgebildetes Gewinde 8 vorgesehen.
Auf der brennraumabgewandten Seite des Abschnittes 7 ist ein ringförmiger Absatz 9 am Zündkerzengehäuse 2 ausgebildet. An dem Absatz 9 ist eine brennraumzugewandte Stirnfläche 10 definiert, die den Abschnitt 7 begrenzt.
Mit dem Gewindes 8 ist die Zündkerze 1 in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine verschraubbar. Die in der 1 nur schematisch dargestellte massive ringförmige Dichtscheibe 11 dichtet dabei das Zündkerzengehäuse 2 gegenüber dem Zylinderkopf ab und ist verliersicher zwischen dem Gewinde 8 und der Stirnfläche 10 angeordnet. Die Masseelektrode 5 und die Mittelelektrode 4 befinden sich im Brennraum der Brennkraftmaschine. Zwischen der Mittelelektrode 4 und der Masseelektrode 5 ist ein Zündspalt ausgebildet. Über diesen Zündspalt wird ein Funken zum Zünden eines Gases im Brennraum erzeugt.
2a zeigt die massive ringförmige Dichtscheibe 11 aus der 1 in einer perspektivischen Ansicht. In der 2b ist der in der 2a mit X gekennzeichnete Querschnitt der Dichtscheibe 11 vergrößert dargestellt. Die Dichtscheibe 11 weist lediglich radial außen auf der der Stirnfläche 10 zugewandten Seite 11u und lediglich radial außen auf der dem Zündkerzenschacht 11o zugewandten Seite jeweils eine Rändelung 17 auf.
Dabei erstreckt sich die Rändelung 17 in radialer Richtung, in der 2b von links nach rechts über eine Länge von beispielsweise I = 1 mm, im Beispiel etwa 1/5 der Differenz aus Auendurchmesser D und Innendurchmesser der Dichtscheibe. Der eigentlichen Dichtbereiche 18 der Dichtscheibe 11 sind in radialer Richtung innen von der Rändelung 17 vorgesehen, in der 2b links.
2c zeigt einen Querschnitt durch das Profil der Rändelung 17 entlang der Linie P in der 2a. Die Rändelung hat vor der Montage der Zündkerze 1 ein dreieckiges Profil mit einer Periodizität λ von 0,3 mm und einer Höhe h von 0,1 mm. Der eigentliche Dichtbereich 18 der Dichtscheibe 11 ist innen, in der 2b links. Bei der Montage der Zündkerze kommt es (nicht gezeichnet) zu einer plastischen und elastischen Verformung der Dichtscheibe 11 und insbesondere der Rändelung 17 bzw. ihrer nach oben und unten weisenden Spitzen.
Die Profile der Rändelung können in die radiale Richtung, so wie es im oberen Teil der 3 schematisch dargestellt ist. Andererseits besteht die alternative Möglichkeit, dass die Profile der Rändelung 17 alle parallel zueinander verlaufen, so wie es im unteren Teil der 3 dargestellt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012207319 A1 [0001]

Claims

Zündkerze (1) umfassend ein Zündkerzengehäuse (2) mit einer brennraumzugewandten ringförmigen Stirnfläche (10) und einem brennraumseitig der Stirnfläche angeordneten Gewinde (8) zum Einschrauben der Zündkerze (1) in einen Zündkerzenschacht einer Brennkraftmaschine, und eine auf das Zündkerzengehäuse (2) aufgesteckte oder aufsteckbare ringförmige massive Dichtscheibe (11) zur dichtenden Anlage zwischen der Stirnfläche (10) und dem Zündkerzenschacht, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (11) lediglich radial außen, auf der der Stirnfläche (10) zugewandten Seite (11u) und/oder lediglich radial außen auf der dem Zündkerzenschacht zugewandten Seite (11o) eine Rändelung (17) aufweist.
Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (11) verliersicher zwischen dem Gewinde (8) und der Stirnfläche (10) angeordnet ist.
Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rändelung (17) in radialer Richtung um die Länge I=0,3 mm bis I=2 mm weit erstreckt.
Zündkerze nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rändelung (17) in axialer Richtung um die Höhe h=0,01 mm bis h=0,2 mm weit erstreckt.
Zündkerze nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rändelung (17) in Umfangsrichtung ein Dreiecksprofil, ein Vierecksprofil, ein Trapezprofil, ein Trapezoidprofil, ein Wellenprofil und/oder dergleichen aufweist.
Ringförmige massive Dichtscheibe (11) zur dichtenden Anlage zwischen einer ringförmigen Stirnfläche (10) einer Zündkerze (1) und einem Zündkerzenschacht dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (11) lediglich radial außen, auf der der Stirnfläche (10) zugewandten Seite (11u) und/oder lediglich radial außen auf der dem Zündkerzenschacht (110) zugewandten Seite eine Rändelung (17) aufweist.
Dichtscheibe (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rändelung (17) in radialer Richtung um die Länge I=0,3 mm bis I=2 mm weit erstreckt.
Dichtscheibe (11) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rändelung in axialer Richtung um die Höhe h=0,01 mm bis h=0,2 mm weit erstreckt.
Dichtscheibe (11) nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rändelung (17) in Umfangsrichtung (P) ein Dreiecksprofil, ein Vierecksprofil, ein Trapezprofil, ein Trapezoidprofil, ein Wellenprofil und/oder dergleichen aufweist.