DE1054283B

DE1054283B - Slide spark plug with electrode insert for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1054283B
Application number: DEB32706A
Authority: DE
Inventors: James Marshall Graham; Louis Harris Segall
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1953-09-29
Filing date: 1954-09-22
Publication date: 1959-04-02

Description

Gleitfunkenzündkerze mit Elektrodeneinsatz für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Gleitfunkenzündkerze mit Elektrodeneinsatz für Brennkraftmaschinen.Sliding spark spark plug with electrode insert for internal combustion engines The invention relates to a sliding spark spark plug with an electrode insert for internal combustion engines.

Für die Herstellung von Gleitfunkenzündkerzen mit einem Elektrodeneinsatz ist es bekannt, als Einsatz eine Isolierhülse zu verwenden, die sich mit ihrem zündseitigen Ende an den Elektroden abstützt und an ihrem anschlußseitigen Ende vom umgebördelten Rand des Zündstiftes umklammert wird.For the production of sliding spark plugs with an electrode insert it is known to use an insulating sleeve as an insert, which is located on the ignition side End supported on the electrodes and at their connection-side end of the beaded Edge of the firing pin is clasped.

Bei diesen Gleitfunkenzündkerzen handelt es sich jedoch um einen Einsatz, bei dem die Funkenstrecke eine zylindrische Gestalt aufweist und die benachbarten Teile der Halterungen als Elektroden verwendet werden. Diese bekannten Ausführungen lassen Mängel in der Maßgenauigkeit erkennen.However, these sliding spark plugs are used in which the spark gap has a cylindrical shape and the neighboring Parts of the brackets are used as electrodes. These known designs reveal defects in the dimensional accuracy.

Zur Beseitigung dieser Mängel sieht die Erfindung vor, den Elektrodeneinsatz, dessen Elektroden durch Umbördeln eines Elektrodenhalters in einem festen Trennkörper befestigt sind, so zu gestalten, daß die Elektrodenhalter in bekannter Weise an ihren zündseitigen Enden Elektrodenringe gegen die halbleitende Stirnfläche des Trennkörpers drücken und an ihren anschlußseitigen Enden auf die abgestufte anschlußseitige Stirnfläche des Trennkörpers mit dünnwandigen Bördelrändern umgebördelt sind. Hierdurch wird ermöglicht, die Maßgenauigkeit der Funkenstrecke einer Gleitfunkenzündkerze wesentlich zu verbessern, was von entscheidender Bedeutung für die Lebensdauer der Kerzen ist.To eliminate these deficiencies, the invention provides for the electrode insert, its electrodes by flanging an electrode holder in a solid separating body are attached to make so that the electrode holder in a known manner their ignition-side ends electrode rings against the semiconducting face of the Press the separating body and at its connection-side ends on the stepped connection-side The end face of the separating body are flanged with thin-walled beaded edges. Through this is made possible, the dimensional accuracy of the spark gap of a sliding spark plug significantly improve what is vital to the life of the Candles is.

Zur Vereinfachung der Herstellung werden gemäß der Erfindung die beiden Elektrodenhalter mit an ihren zündseitigen Enden angebrachten Zentrieransätzen unter Zwischenfugen eines Führungsringes koaxial aufeinandergesteckt, anschließend die Elektrodenringe und der Trennkörper eng anliegend zwischen den zwei Elektrodenhaltern eingesetzt und abschließend die Bördelränder der Elektrodenhalter nach Unterlegen der Bördelringe nach innen und außen umgebördelt.To simplify manufacture, the two are according to the invention Electrode holder with centering lugs attached to their ignition-side ends Intermediate joints of a guide ring plugged coaxially, then the Electrode rings and the separator are tightly fitting between the two electrode holders inserted and finally the flanged edges of the electrode holder after placing it under the crimp rings flanged inwards and outwards.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Zündkerze, Fig.2 eine Ansicht der Zündseite der Zündkerze und Fig. 3 Einzelheiten der Zündkerze in Axialschnitten vor ihrem Zusammenbau.Further details of the invention emerge from the following Description and drawings depicting an embodiment of the invention is shown. 1 shows an axial section through a spark plug, FIG a view of the ignition side of the spark plug and FIG. 3 details of the spark plug in FIG Axial sections prior to their assembly.

Die dargestellte Zündkerze besteht aus einem rohrförmigen Kerzenkörper 10 mit einem Einschraubgewinde 11 zum Einschrauben der Kerze in den Zylinderkopf oder in die Brennkammer einer Brennkraftmaschine. An Stelle des Einschraubgewindes können auch andere Befestigungsmittel vorgesehen sein. Am Einschraubende ist der Kerzenkörper 10 mit einer Schulter 12 versehen, auf die sich ein Elektrodeneinsatz 13 abstützt. Am anschlußseitigen Ende ist in den Einsatz 13 ein Kontaktstift 14 eingeschraubt, welcher mit seinem Anschlußende 15 an eine elektrische Stromquelle, insbesondere an einen Kondensator angeschlossen werden kann. Der Ringspalt zwischen dem Kontaktstift 14 und der Innenwand des Kerzenkörpers 10 ist anschließend an den Elektrodeneinsatz 13 mit einer Isoliermasse 16 ausgefüllt, an die sich eine Isolierstoffhülse 17 aus Keramik od. dgl. anschließt. Die Isoliermasse 16, die vorzugsweise aus einem glasartigen Stoff von hohem Schmelzpunkt besteht, bildet zugleich eine dichte und feste Verbindung zwischen Kontaktstift 14 und Kerzenkörper 10. Diese Masse kann Borosilikatbleiglas oder eine Mischung von gleichen Teilen Bleioxyd und Porexglas oder gesintertem Kobaltsilikatglas sein. Beim Zusammenbau wird die Masse 16 durch Erhitzung plastisch gemacht und eingepreßt. Eine dünne Schicht dieser Masse dringt dabei in die engen Ringspalten zwischen der Isolierstoffhülse 17 und dem Kerzenkörper 10 und zwischen der Hülse 17 und dem Kontaktstift 14 ein, sie verringert die durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hervorgerufenen Spannungen zwischen diesen Teilen. Das Anschlußende des Kerzenkörpers 10 ist bei 18 mit einem Innengewinde versehen, in welches ein Einschraubstutzen 19 eingeschraubt ist, der sich auf der anschlußseitigen Stirnfläche der Isolierhülse 17 abstützt.The spark plug shown consists of a tubular plug body 10 with a screw-in thread 11 for screwing the candle into the cylinder head or in the combustion chamber of an internal combustion engine. Instead of the screw-in thread other fastening means can also be provided. At the screw-in end is the Candle body 10 is provided with a shoulder 12 on which an electrode insert 13 supports. At the connection-side end, a contact pin 14 is in the insert 13 screwed, which with its connection end 15 to an electrical power source, in particular can be connected to a capacitor. The annular gap between the contact pin 14 and the inner wall of the plug body 10 is then to the Electrode insert 13 filled with an insulating compound 16 to which an insulating material sleeve 17 made of ceramic or the like. The insulating compound 16, which preferably consists of a consists of a glass-like substance of high melting point, forms a dense and at the same time fixed connection between contact pin 14 and plug body 10. This mass can Borosilicate lead glass or a mixture of equal parts lead oxide and Porex glass or sintered cobalt silicate glass. When assembling, the mass 16 is through Heating made plastic and pressed in. A thin layer of this mass penetrates while in the narrow annular gaps between the insulating sleeve 17 and the plug body 10 and between the sleeve 17 and the contact pin 14, it reduces the through the different thermal expansion coefficients caused stresses between these parts. The connection end of the plug body 10 is at 18 with an internal thread provided, in which a screw-in connector 19 is screwed, which is on the connection-side end face of the insulating sleeve 17 is supported.

Der Elektrodeneinsatz 13 besteht aus einem äußeren rohrförmigen Masseelektrodenhalter 20, der in den Kerzenkörper 10 eingepaßt ist und sich an dessen Schulter 12 abstützt. Der Masseelektrodenhalter 20 ragt mit seinem zündseitigen Ende so- in die Stirnöffnung des Kerzenkörpers 10 hinein, daß die Stirnflächen von Elektrodenhalter und Kerzenkörper in einer Ebene liegen. Das anschlußseitige Ende 21 des Masseelektrodenhalters 20 weist ebenfalls einen geringeren Außendurchmesser auf als sein Mittelteil. Der Ringraum zwischen dem dünnwandigen Ende 21 und dem Kerzenkörper 10 ist mit Isoliermasse 16 gefüllt. Der Masseelektrodenhalter 20 weist in seinem zündseitigen Ende einen nach innen gerichteten Flansch 22 auf, der als Träger für den Masseelektrodenring 23 dient. Dieser Elektrodenring besteht aus Wolfram oder einem anderen Werkstoff, der durch die Zündfunken, die hohen Temperaturen und die Brenngase der Brennkammer nicht angegriffen wird. Der Masseelektrodenring 23 ist mit Silber oder einem gleichwertigen Lötmittel an den Masseelektrodenhalter 20 angelötet. Die Innenkante des Flansches 22 kann kegelstumpfförmig abgeschrägt sein, jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich.The electrode insert 13 consists of an outer tubular ground electrode holder 20, which is fitted into the candle body 10 and is supported on the shoulder 12 thereof. The ground electrode holder 20 projects with its ignition-side end into the front opening of the candle body 10 in that the end faces of the electrode holder and the candle body lie in one plane. The connection-side end 21 of the ground electrode holder 20 also has a smaller outer diameter than its central part. The annulus There is insulating compound 16 between the thin-walled end 21 and the plug body 10 filled. The ground electrode holder 20 has one in its ignition-side end inwardly directed flange 22, which acts as a carrier for the ground electrode ring 23 serves. This electrode ring is made of tungsten or another material that due to the ignition sparks, the high temperatures and the combustion gases in the combustion chamber is attacked. The ground electrode ring 23 is made of silver or equivalent Solder soldered to the ground electrode holder 20. The inside edge of the flange 22 may be tapered in the shape of a truncated cone, but this is not absolutely necessary.

Innerhalb des Masseelektrodenhalters 20 ist ein Haltebolzen 24 für den Mittelelektrodenring 26 angeordnet. Der Haltebolzen 24 trägt einen vergrößerten Kopf 25, dessen Stirnfläche in einer Ebene mit den Stirnflächen und Kerzenkörper 10 und Masseelektrodenhalter 20 liegt. Der Kopf 25 kann eine dem Flansch 22 entgegengesetzte Kegelform aufweisen, um, wie in Fig. 1 gezeigt, eine keilförmige Rinne zu bilden.Inside the ground electrode holder 20 is a retaining bolt 24 for the center electrode ring 26 is arranged. The retaining bolt 24 carries an enlarged Head 25, the end face of which is in one plane with the end faces and the candle body 10 and ground electrode holder 20 is located. The head 25 can be opposite to the flange 22 Have a conical shape, as shown in Fig. 1, to form a wedge-shaped groove.

Vom Kopf 25 wird der Mittelelektrodenring 26 gehalten, der ebenfalls aus Wolfram bestehen kann und eng am Haltebolzen 24 anliegt oder am Kopf 25 angelötet ist. Der äußere Rand des Mittelelektrodenrings 26 bestimmt zusammen mit dem Innenrand des lasseelektrodenrings 23 die Länge der Gleitfunkenstrecke 27, deren Breite zwischen ziemlich weiten Grenzen schwanken kann. Sehr gute Ergebnisse sind mit einer Funkenstreckenlänge von ungefähr 0,125 mm erzielt worden.The center electrode ring 26 is held by the head 25, which likewise can be made of tungsten and rests closely on the retaining bolt 24 or is soldered to the head 25 is. The outer edge of the center electrode ring 26 defines together with the inner edge of the let electrode ring 23, the length of the sliding spark gap 27, the width of which between can fluctuate fairly wide limits. Very good results are obtained with a spark gap length of about 0.125 mm has been achieved.

Zwischen- dem Masseelektrodenhalter 20 und dem Haltebolzen 24 befindet sich ein fester Trennkörper 28, beispielsweise aus Aluminiumoxyd, der den genauen Abstand zwischen den beiden Elektrodenringen sicherstellt. Der Trennkörper 28 liegt eng am Haltebolzen24 und an der Innenwand des Masseelektrodenhalters 20 an. Die zündseitige Stirnfläche 29 des Trennkörpers 28 ist plangeschliffen, um einen guten Kontakt mit den Elektrodenringen 23 und 26 zu sichern, und mit Silbernitrat öd. dgl. überzogen oder mit einem geeigneten metallischen oder nichtmetallischen Stoff getränkt, durch den die Stirnfläche einen hohen Ohmschen Widerstand erhält. In bekannter Weise bewirkt eine zwischen den Elektrodenringen 23 und 26 angelegte Spannung, die geringer ist als die Durchschlagsspannung des Luftspaltes zwischen den den Elektrodenringen über den hochohmigen Widerstand der Stirnfläche des Trennkörpers 28 einen Energieübergang durch den das im Bereich der Funkenstrecke 27 vorhandene Kraftstoffluftgemisch genügend ionisiert wird, um die Entladung einzuleiten und den gewünschten Zündfunken oder Lichtbogen zu erzeugen. Falls die Zündenergie aus einem Kondensator geliefert wird, hat der erzeugte Zündfunke trotz einer verhältnismäßig niedrigen Spannung von 1000 bis 3000 V eine beträchtliche Energie.Located between the ground electrode holder 20 and the retaining bolt 24 a solid separating body 28, for example made of aluminum oxide, the exact Ensures distance between the two electrode rings. The separating body 28 lies closely on the retaining bolt 24 and on the inner wall of the ground electrode holder 20. the The ignition-side end face 29 of the separating body 28 is ground flat to ensure good To secure contact with the electrode rings 23 and 26, and with silver nitrate öd. Like. Coated or with a suitable metallic or non-metallic substance soaked, which gives the face a high ohmic resistance. In well-known Way causes a voltage applied between the electrode rings 23 and 26, the is less than the breakdown voltage of the air gap between the electrode rings An energy transfer via the high resistance of the end face of the separating body 28 through which the fuel-air mixture present in the area of the spark gap 27 is sufficient is ionized to initiate the discharge and the desired spark or Generate arc. If the ignition energy is supplied from a capacitor, the generated spark has a relatively low voltage of 1000 up to 3000 V a considerable amount of energy.

Um den Elektrodeneinsatz 13 als selbständiges Bauteil herzustellen, werden die dünne Wand am anschlußseitigen Ende 21 des Masseelektrodenhalters 20 und die dünne Wand des anschlußseitigen Endes des Haltebolzens 24 nach innen bzw. nach außen über die anschlußseitige Stirnfläche des Trennkörpers 28 umgebördelt. Zwischen dem Trennkörper und den umgebördelten Rändern werden Bördelringe 30 und 31, beispielsweise aus Messing, eingelegt. Die anschlußseitige Stirnfläche des Trennkörpers 22 ist abgestuft, um den Kriechweg zwischen dem anschlußseitigen Ende des Masseelektrodenhalters 20 und dem Haltebolzen 24 zu verlängern und die Bildung von Nebenschlußentladungen zu verhindern.In order to produce the electrode insert 13 as an independent component, the thin wall at the connection-side end 21 of the ground electrode holder 20 and the thin wall of the connection-side end of the retaining bolt 24 inwards or inwards. beaded outwards over the connection-side end face of the separating body 28. Flared rings 30 and are between the separating body and the beaded edges 31, for example made of brass, inserted. The connection-side end face of the separating body 22 is stepped to the creepage distance between the connection-side end of the ground electrode holder 20 and the retaining bolt 24 to extend and the formation of shunt discharges to prevent.

Da der ganze anschlußseitige Teil des Elektrodeneinsatzes 13 in Isoliermasse 16 eingebettet ist, wird der Einsatz nicht nur gegen die Brenngase abgedichtet, sondern wird auch im Kerzenkörper 10 zentriert und festgehalten.Since the entire connection-side part of the electrode insert 13 is made of insulating material 16 is embedded, the insert is not only sealed against the combustion gases, but is also centered and held in the candle body 10.

Der Elektrodeneinsatz 13 wird in folgender Weise zusammengebaut Der Kerzenkörper 10, der Masseelektrodenhalter 20 und der Haltebolzen 24 werden mit Zentrieransätzen 33, 34 und 35 gefertigt, wie es in Fig.3 und gestrichelt in Fig. 1 veranschaulicht ist. Zwischen den Ansätzen 34 -und 35 wird ein Montagering 37 eingesetzt, der auch. durch einen Bördelrand des Ansatzes 35 ersetzt werden kann. Die Ansätze 33, 34 und 35 und der Montagering 37 werden sorgfältig geschliffen und geglättet, um genau ineinanderzupa@ssen und nach dem Zusammenbau eine vollkommene Mittengenauigkeit aller Bauteile und damit eine Gleitfunkenstrecke 27 mit gleichmäßiger Breite sicherzustellen. Die genaue Zentrierung der Teile ist besonders wichtig, da die Gleitfunkenstrecke nur sehr kurz ist.The electrode insert 13 is assembled in the following manner Candle body 10, the ground electrode holder 20 and the retaining bolt 24 are with Centering lugs 33, 34 and 35 manufactured, as shown in Fig. 3 and dashed lines in Fig. 1 is illustrated. A mounting ring 37 is placed between the shoulders 34 and 35 used that too. can be replaced by a beaded edge of the approach 35. The lugs 33, 34 and 35 and the mounting ring 37 are carefully ground and smoothed to fit together exactly and a perfect one after assembly Center accuracy of all components and thus a sliding spark gap 27 with a uniform Width to ensure. The exact centering of the parts is particularly important because the sliding spark gap is only very short.

Beim Zusammenbau werden zunächst die Elektrodenringe 23 und 26 an den Masseelektrodenhalter 20, 34 und den Haltebolzen 24, 35 mit einem Lötmittel von hohem Schmelzpunkt, beispielsweise Silberlot, angelötet. Dann werden- der Halter 20 und der Bolzen 24 mit dem Trennkörper 28, den Ringen 30 und 31 und dem Montagering 37 zusammengebaut. Schließlich werden die anschlußseitigen Ränder des Halters 20 und des Bolzens 24 über den Ringen 30 und 31, wie bereits erläutert, umgebördelt. Das auf diese Weise hergestellte Bauteil wird dann in den Kerzenkörper 10 so eingesetzt, daß der Zentrieransatz 34 in den Zentrieransatz 33 zu liegen kommt. Nun wird der Kontaktstift 14 in die Gewindebohrung des Haltebolzens 24 eingeschraubt. Danach wird die Bohrung des Kerzenkörpers 10 bis auf eine geeignete Höhe über der Schulter 36 (Fig. 1) mit Glaspulver aufgefüllt und die Isolierhülse 17 aufgesetzt. Das Glaspulver wird beispielsweise durch eine an die Wand des Kerzenkörpers 10 - angelegte Induktions-oder Gasheizung- plastisch gemacht. Sobald die Masse eine genügende Plastizität erreicht hat, wird die Hülse 17 kräftig auf die Masse gedrückt. Die Masse dringt in alle Zwischenräume zwischen dem Kerzenkörper 10, der Hülse 17, dem Einsatz 13 und dem Kontaktstift 14 ein. Der Drück wird auch bei der Abkühlung des Glases beibehalten. Dann werden die Zentrieransätze 33, 34 und 35 abgeschnitten, so daß die in Fig. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellte Zündkerze entsteht. Schließlich wird der Schraubstutzen 19 aufgeschraubt. Die erfindungsgemäße Gleitfunkenzündkerze weist wesentliche Vorteile auf. Ein Durchströmen von Gas durch die Kerze hindurch ist unmöglich, so daß die Wirkung der Kerze verbessert und ihre Lebensdauer verlängert wird. Die Zündkerze widersteht sowohl starken Erschütterungen als auch plötzlichen großen Temperaturunterschieden. Die verwendeten Werkstoffe halten die Beanspruchung durch den elektrischen Lichtbogen aus. Die Anzahl der Bauteile ist gering und ihre Herstellung sowie ihr Zusammenbau einfach und billig durchzuführen.When assembling, the electrode rings 23 and 26 are first attached the ground electrode holder 20, 34 and the retaining bolts 24, 35 with a solder of high melting point, for example silver solder, soldered on. Then become - the holder 20 and the bolt 24 with the separating body 28, the rings 30 and 31 and the mounting ring 37 assembled. Finally, the connection-side edges of the holder 20 and the bolt 24 over the rings 30 and 31, as already explained, flanged. The component produced in this way is then inserted into the plug body 10 in such a way that that the centering shoulder 34 comes to rest in the centering shoulder 33. Now the Contact pin 14 is screwed into the threaded hole of the retaining bolt 24. Thereafter the bore of the candle body 10 is up to a suitable height above the shoulder 36 (Fig. 1) is filled with glass powder and the insulating sleeve 17 is put on. The glass powder is for example by an on the wall of the candle body 10 - applied induction or Gas heating made plastic. As soon as the mass has reached sufficient plasticity has, the sleeve 17 is pressed forcefully onto the mass. The mass penetrates everyone Gaps between the plug body 10, the sleeve 17, the insert 13 and the Contact pin 14. The pressure is maintained even when the glass cools down. Then the centering lugs 33, 34 and 35 are cut off so that the in Fig. 1 spark plug shown with solid lines is formed. Eventually the Screw socket 19 screwed on. The sliding spark spark plug according to the invention has significant advantages. A flow of gas through the candle is impossible, so that the effect of the candle is improved and its life is prolonged will. The spark plug withstands both strong shocks and sudden shocks large temperature differences. The materials used withstand the stress by the electric arc. The number of components is small and theirs Manufacture and their assembly to be carried out easily and cheaply.

Claims

PATENT CLAIM: 1. Sliding spark plug for internal combustion engines with an independently manufactured electrode insert, the electrodes of which are flanged of an electrode holder are fastened in a solid separating body, characterized in that that the electrode holders (20 and 24) in a known manner at their ignition-side ends Electrode rings (23 and 26) against the semiconducting face of the separator (28) and press at their connection-side ends onto the stepped connection-side The end face of the separating body (28) are flanged with thin-walled beaded edges.

2. A method for producing a sliding spark spark plug according to claim 1, characterized in that characterized in that the two electrode holders (20 and 24) with on their ignition side Centering lugs (34 and 35) attached to the ends with the interposition of a guide ring (37) are plugged into one another coaxially so that the electrode rings (23 and 26) and the separator (28) tightly fitting between the two electrode holders (24 and 20) and then the flanged edges of the electrode holder (20 and 24) after placing the crimped rings (30 and 37) underneath, crimped inwards and outwards will.

3. The method according to claim 2, characterized in that the one of the two Electrode holders (24 and 20), the electrode rings (23 and 26) and the separator (28) existing electrode insert (13) inserted into the candle body (10) and thereby the centering insert (34) of the ground electrode holder (20) in a centering attachment (33) of the candle body (10) is pressed in and that then, preferably after previously the space between the candle body (10) and the electrode insert (13) a vitreous mass has been poured out, all centering lugs (33, 34, 35, 37) can be separated together.

4. The method according to claim 3, characterized in that the centering lugs (33, 34) are processed so far that at the ignition-side ends of the plug body (10) and the ground electrode holder (20) step-shaped, press-fit mating surfaces for holding the electrode insert ( 13 ) stop in the candle body (10). Considered publications: German Patent Nos. 885 030, 891 341, 866 743, 883 077, 857 705; Austrian Patent No. 168 503; British Patent No. 536,460-; U.S. Patent No. 2,135,297.