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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Elektrode für eine Zündkerze, eine Zündkerze mit einer solchen Elektrode sowie ein Herstellungsverfahren für eine solche Zündkerze.
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Seit einiger Zeit werden zunehmend neue Zündkerzenkonzepte verfolgt, bei denen der Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. Bei einem dieser Konzepte ist die Masseelektrode in einer Bohrung in der Gehäusewand eingesteckt und ragt seitlich von der Gehäusewand in den Innenraum des Gehäuses hinein. Aus der
DE 10 2017 221 517 A ist beispielsweise eine Vorkammer-Zündkerze bekannt, bei der die Masseelektrode in einer Bohrung in der Gehäusewand angeordnet ist und seitlich in den Innenraum rein ragt.
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Bei einer seitlich in die Zündkerze eingesteckte Masseelektrode ergeben sich neue Herausforderungen in Bezug auf korrekte Ausrichtung der Masseelektrode zur Mittelelektrode und Einstellung des Zündspalts. Insbesondere, wenn die Masseelektrode eingepresst werden soll, ergeben sich sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Abmessungen und im speziellen an die Genauigkeit der Durchmesser der Masseelektrode und der Bohrung, in die die Masseelektrode eingepresst wird. Die gleichzeitige Anforderung möglichst genau den Zündspalt einzustellen und die Masseelektrode zuverlässig und dauerhaft in die Bohrung einzupressen, verkompliziert und verteuert deutlich das Herstellungsverfahren.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Elektrode und eine Zündkerze bereit zu stellen, bei der ein zuverlässig korrekte Montage der Masseelektrode sowie eine genaue Einstellung des Zündspalts ermöglicht wird, so dass sich das Herstellungsverfahren vereinfacht.
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Vorteil der Erfindung/ Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird von der erfindungsgemäßen Elektrode und Zündkerze mit dieser Elektrode gelöst.
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Die erfindungsgemäße Elektrode für eine Zündkerze weist einen Grundkörper mit einer Seitenfläche auf, wobei mindestens teilweise auf der Seitenfläche des Grundkörpers ein Gewinde ausgebildet ist, dass dazu eingerichtet ist, die Elektrode in eine Zündkerze einzuschrauben.
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Die Elektrode mit Gewinde hat den Vorteil, dass auf den aufwendigen Einpressprozess bei der Herstellung einer Zündkerze verzichtet werden kann. Durch das Gewinde verringern sich die Toleranz am Durchmesser der Elektrode. Des Weiteren ermöglicht das Gewinde auf der Elektrode aufgrund der Gewindesteigung, dass der Abstand zur Mittelelektrode und damit der Zündspalt sehr definiert eingestellt werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Elektrode ist der Grundkörper beispielsweise mindestens teilweise oder vollständig zylindrisch mit mindestens einer kreisförmigen Grundfläche und einer Mantelfläche als Seitenfläche. Das Gewinde kann beispielsweise auf der Mantelfläche umlaufend ausgebildet sein.
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Zusätzlich oder alternative kann ein Ende der Elektrode als Zündfläche dienen. Dabei kann ein Ende des Grundkörpers als Zündfläche dienen oder an einem Ende des Grundkörpers ist ein Element befestigt, dass als Zündfläche dient.
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Bei einer Weiterentwicklung der Elektrode hat der Grundkörper an einer Endfläche einen Werkzeugangriff. Insbesondere ist die Endfläche mit dem Werkzeugangriff am entgegengesetzten Ende der Elektrode wie das Ende der Elektrode mit der Zündfläche. Durch den Werkzeugangriff ergibt sich der Vorteil, dass ein Werkzeug an die Elektrode angesetzt wird und eine Drehbewegung vom Werkzeug auf die Elektrode übertragen wird, so dass die Elektrode leicht eingeschraubt werden kann. Der Werkzeugangriff kann beispielsweise ein Schlitz oder ein Viel-Kant sein. Werkezuge, die in einen Schlitz oder einen Viel-Kant eingesteckt oder aufgesteckt werden können, sind bekannt. Beispielsweise ist der Werkzeugangriff bei einem zylindrischen Grundkörper an einer der Grundflächen des Grundkörpers ausgebildet. Die Drehachse der Elektrode entspricht der Längsachse des Grundkörpers.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Zündkerze. Die Zündkerze weist ein Gehäuse, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Isolator, eine innerhalb des Isolators angeordnete Mittelelektrode, und eine erfindungsgemäße Elektrode als Masseelektrode auf, wobei die Zündkerze eine Bohrung aufweist, in die die Elektrode eingeschraubt ist. Des Weiteren weist die Zündkerze auch einen Zündspalt auf, der zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode ausgebildet ist.
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Die Zündkerze ist beispielsweise eine Zündkerze mit einem M10- oder einem M12- oder einem M14-Gewinde auf der Außenseite des Gehäuses, das zum Einschrauben der Zündkerze in einen Zylinderkopf vorgesehen ist.
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Die Zündkerze mit eingeschraubter Elektrode hat den Vorteil, dass sich das Herstellungsverfahren für die Zündkerze deutlich vereinfacht, da durch das Einschrauben der Elektrode sich der Zündspalt und der Abstand zwischen den Elektroden sehr leicht einstellen lässt. Des Weiteren verringert sich die Fertigungstoleranzen der Abmessung der Bohrung und der Elektrode im Vergleich zu einer in die Bohrung eingepresste Masseelektrode.
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Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die Bohrung auf ihrer Innenseite ein zum Gewinde der Elektrode entsprechendes Gewinde aufweist. Dadurch ist es möglich die Elektrode reversibel und mit weniger Kraftaufwand in die Bohrung einzuschrauben, als wenn die Bohrung kein Gewinde aufweist und beim Einschrauben der Elektrode eine Materialverformung auf der Innenseite der Bohrung stattfinden würde. Die Bohrung ist beispielsweise eine Gewindebohrung.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das auf der Innenseite der Bohrung ausgebildete Gewinde eine Größe von gleich oder größer als 1,4mm und/oder gleich oder kleiner als 1,8mm.
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Bei einer Weiterentwicklung ist die in der Bohrung eingeschraubte Elektrode zusätzlich stoffschlüssig mit dem die Bohrung umgebenden Material verbunden. Dadurch wird ein unbeabsichtigtes Verdrehen der Elektrode in der Bohrung verhindert, so dass sich die Breite des Zündspalts nicht unbeabsichtigt verändern kann.
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Bei einer Ausgestaltung der Zündkerze ist die Bohrung, in der die Masseelektrode eingeschraubt ist, am Gehäuse ausgebildet ist. Die Bohrung ist beispielsweise eine Durchgangsbohrung.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Zündkerze, weist die Zündkerze zwei erfindungsgemäße Elektroden als Masseelektroden auf, wobei die Zündkerze zwei Bohrungen aufweist, in den jeweils eine Elektrode eingeschraubt ist. Des Weiteren weist die Zündkerze auch zwei Zündspalte auf, die sich zwischen der Mittelelektrode und der jeweiligen Masseelektrode ausbilden. So eine Zündkerze ist insbesondere für den Einsatz in einem Wasserstoff-Motor besonders gut geeignet.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Zündkerze, hat die Zündkerze eine Kappe, die am brennraumseitigen Ende des Gehäuses befestigt ist und die Zündkerze eine Vorkammer-Zündkerze ist, wobei die Bohrung, in der die Masseelektrode eingeschraubt ist, an der Kappe oder am Gehäuse ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Herstellungsverfahren für die Zündkerze mit einer eingeschraubten Elektrode. Das Herstellungsverfahren weist folgende Schritte auf:
- • Bereitstellen einer Zündkerze ohne Masseelektrode, wobei die Zündkerze eine Bohrung aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Masseelektrode aufzunehmen,
- • Einschrauben einer Elektrode als Masseelektrode in die Bohrung.
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Das Herstellungsverfahren kann optional noch den Schritt aufweisen, dass während des Einschraubens der Masseelektrode der Zündspalt überwacht wird, insbesondere durch eine visuelle Überprüfung. Beispielsweise kann die Überprüfung mittels eines Videosystems erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass während der Montage der Masseelektrode in die Bohrung der Zündkerze die Einstellung des Zündspalts überwacht wird und die Masseelektrode bis zur gewünschten Breite des Zündspalts eingeschraubt wird. Auch eine direkte Korrektur der Position der Masseelektrode ist möglich, wenn die Breite des Zündspalts zu groß oder zu klein ist.
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Das Herstellungsverfahren kann den weiteren optionalen Schritt aufweisen, dass nach dem Einschrauben der Masseelektrode eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung, zwischen Masseelektrode und Zündkerze, insbesondere Gehäuse oder Kappe, ausgebildet wird. Dadurch wird ein unerwünschtes Verdrehen der Masseelektrode nach deren Positionierung und Einstellen des Zündspalts verhindert.
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Die Schweißverbindung kann beispielsweise mittels Laserschweißen erfolgen.
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Zeichnung
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- 1 zeigt zwei Beispiele für eine erfindungsgemäße Elektrode
- 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Zündkerze
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 sind zwei Beispiele für eine erfindungsgemäße Elektrode 1 dargestellt.
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Die Elektrode 1 hat einen Grundkörper 10 auf dessen Seitenfläche 11 ein Gewinde 20 ausgebildet ist. Der Grundkörper 10 hat in diesem Beispiel einen ersten Abschnitt 10a der zylindrisch mit mindestens einer kreisförmigen Grundflächen12 ist. Auf der Mantelfläche 11 des ersten Abschnitts 10a ist das Gewinde 20 ausgebildet. In diesem Beispiel ist das Gewinde 20 auf der komplette Mantelfläche 11 des ersten Abschnitts 10a ausgebildet. Es ist auch möglich, dass das Gewinde 20 nur auf einem Teilbereich der Mantelfläche 11 des ersten Abschnitts 10a ausgebildet ist.
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In diesem Beispiel hat der Grundkörper 10 noch einen optionalen zweiten Abschnitt 10b, der beispielsweise kegelstumpfförmig oder konisch ist und dessen Durchmesser in Richtung einer Zündfläche 13 der Elektrode reduziert. Der zweite Abschnitt 10b kann einstückig mit dem ersten Abschnitt 10a des Grundkörpers 10 sein oder mit dem ersten Abschnitt 10a stoffschlüssig verbunden sein. Der zweite Abschnitt 10b kann die Zündfläche 13 der Elektrode 1 ausbilden. Alternative kann ein Element 14 am zweiten Abschnitt 10b angeordnet sein, das mit dem zweiten Abschnitt 10b stoffschlüssig verbunden ist. Das Element 14 bildet dann die Zündfläche 13 aus. Dieses Element 14 ist beispielsweise aus einem Edelmetall, einer Edelmetall-Legierung oder einem Edelmetall-haltigen Material.
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Am zum Zündflächen-bildenden Ende entgegengesetzten Ende der Elektrode 1 sind in diesen Beispielen zwei mögliche Realisierungen für einen Werkzeugangriff 15 dargestellt. In 1 a) ist der Werkzeugangriff 15 an der Endfläche 12 des Grundkörpers 10 ein Schlitz, in den beispielsweise ein Schlitzschraubendreher angesetzt werden kann. In 1 b) ist der Werkzeugangriff 15 ein Viel-Kant, in den beispielsweise ein Sechskantschrauber angesetzt werden kann.
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In 2 sind zwei Ansichten der erfindungsgemäßen Zündkerze 100 dargestellt. In den Ausschnitten ist jeweils die brennraumseitige Hälfte der Zündkerze 100 dargestellt.
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In 2 a) ist das Gehäuse 2 und ein Teil der innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Komponenten: Isolator 3, Mittelelektrode 4, Masseelektrode 1 und Zündspalt 45 zu sehen. Das Gehäuse 2 weist auf seiner Außenseite ein Gewinde 22 auf, mit dem die Zündkerze 100 in einen Zylinderkopf einschraubbar ist.
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Die Masseelektrode 1 ist in einer in der Gehäusewand ausgebildeten Bohrung eingeschraubt. Auf den in den Innenraum des Gehäuses 2 ragenden Teil des ersten Abschnitt 10a der Masseelektrode 1 ist auf einem Abschnitt ein Gewinde 20 zu erkennen. Ein zweiter Abschnitt 10b der Masseelektrode ist konisch und bildet mit seiner Stirnfläche die Zündfläche 13 aus. Zusammen mit der im Isolator 3 angeordneten Mittelelektrode 4 bildet die Masseelektrode 1 einen Zündspalt 45.
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Der hier gezeigte Blick in den Innenraum des Gehäuses 2 und auf die Elektroden 4, 1 und den Zündspalt 45 zwischen den Elektroden 4, 1, kann bei einem Herstellungsverfahren beispielsweise für eine visuelle Überprüfung des Einstellens des Zündspalts 45 beim Einschrauben der Elektrode 1 genutzt werden.
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In 2 b) ist die Außenansicht des Gehäuses 2 dargestellt. Man sieht die eingeschraubte Elektrode 1 in einer Bohrung, die in der Gehäusewand ausgebildet ist. Die Bohrung ist eine Durchgangsbohrung. Die Elektrode 1 hat an ihrem äußeren Ende einen Werkzeugangriff 15, an dem ein Werkzeug angesetzt werden kann, um die Elektrode 1 in die Bohrung einzuschrauben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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