DE1965294A1 - Zuendvorrichtung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Ztlndvorrichtung für Brennkraftmaschinen Die Verwendung von in Zündkörpern bzw. Zündkerzen für Brennkraftmaschinen angeordneten Widerständen, welche dazu dienen unerwünschte Radiofrequenzausstrahlungen zu vermeiden, ist bekannt. Während bei Anordnungen bekannter Art, beispieleweise bei der i US-Patent Nr. 2 173 766 beschriebenen, der Widerstand innerhalb eines Zündkabelanschlusses vorgesehen ist, wurde es in der Praxis geläufig, einen Widerstand zur Unterdrückung der genannten, unerwünschten Radofrequenzausstrahlungen innerhalb des keramischen Isolators der Zündkerze selbst einzusetzen.
• Obwohl aus Kohlenstoff bestehende Widerstände bei Widerstandszündkerzen gewöhnlich Verwendung finden, ist es bekannt, daß bei höheren Frequenzen drahtgewickelte Widerstünde, d.h. Drahtwiderstände einen höheren Wirkungsgrad aufweisen, um die unerwünschten Ausstrahlungen zu unterdrücken. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Impedanz von Kohlenstoffwiderständen bei zunehmender Frequenz abnimmt. Obwohl die Eigenschafluiabnehmender Impedanz von Kohlewiderständen bis zu einem gewissen Ausmaß überwunden werden können, indem ein sehr hoher Gleichstrom-Widerstandwert Verwendung findet, können die im Betrieb auftretenden Nachteile, welche auf den hohen Anfangswiderstand des Kohlenstoffwiderstandes zurückzuführen sind, durch Verwendung eines Drahtwiderstandes vermieden werden. Diesem ist eine hohe Impedanz und somit ein besserer Wirkungsgrad eigen, um unerwünschte Radiofrequenzstrahlungen zu unterdrücken.
• Obwohl Drahtwiderstände als innere Widerstände in Zündkerzen bekannter Art eingesetzt werden, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 3 251 OiO dargestellt ist, hat ihre Anpassung als sogenannte innere Widerstände Schwierigkeiten hervorgeruien, welche auf die Tatsache zurückzuführen sind, daß die Länge der Drahtwiderstände vergröasert werden muß, um diese Endkappen oder Anschlüssen anzupassen, die axial in genügend große Abstand anzuordnen sind, um bei hohen Spannungen ein Überschlagen zu vermeiden. Der Fertigungsfachiann für Zündkerzen muß deshalb entweder die Länge des Keramikisolators der Zündkerze vergrössern oder andere Gestaltungsänderungen vornehmen, um den längeren Widerstand aufnehmen zu können. Drahtwiderstände müssen darüberhinaus notwendigerweise so angeordnet werden, daß die Enden des Widerstandsdrahtes in elektrischer Berührung mit dem Anschl der Zündkerze und mit der in der Mitte befindlichen Elektrode der Zündkerze sind.
• Bei Konstruktionen bekannter Art sind drahtgewickelte Widerstände bzw. Drahtwiderstände innerhalb von Zündkerzenisolatoren angeordnet, wobei eine kleine Schraubenfeder an einem Ende eines abgedeckten Widerstandes angeordnet ist. Diese Feder hält den Widerstand elastisch innerhalb des zur Verfügung stehenden Raumes und stellt gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen dem einen Kappenende und dem angrenzenden Anschlußkörper bzw. der Elektrode heri Aus bestimmten Gründen sind Federn dieser Art nicht zufriedenstellend verwendbar. Zunächst bildet die Feder an einem Ende des Widerstandes, da sie ein Induktor ist, einen Resonanzkreis mit der der Zündkerze eigenen Kapazitanz. Wenn durch Zündentladungen Stösse erregt werden, schwingt dieser Kreis und erzeugt starke Radiofrequenzsignale. Die Werte der Kapazitanz und der Induktanz sind so bemessen, daß die Frequenz der unerwünschten Signale in den Bereich des Frequenzspektrums fällt, innerhalb welchem Radioübertragungen und andere, zugehörige Systeme arbeiten; eine unerwünschte Überlagerung bzw. Interferenz ist die Folge. Darüberhinaus nehmen Federn bekannter Ausführungsform zuviel von dem bereits verringerten Raum ein, welcher innerhalb der Zündkerze zur Verfügung steht.
• Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Federkontaktkörper zu schaffen, welcher zur Befestigung von Zündkerzenwiderständen dient. Der Federkontaktkörper soll in der Lage sein, seine mechanische Funktion als Halterung innerhalb eines minimalen, axialen Abstandes zu vollführen; in zusammengedrücktem Zustand soll der Federkontaktkörper eine möglichst geringe Induktanz aufweisen, um nicht die bereits genannten, unerwünschten Störungen und Überlagerungen auszulösen.
• Der verbesserte Federkontaktkörper bzw. Federabschlußkörper nach der vorliegenden Erfindung besteht aus einer Schraubenfeder mit oberem und unterem Bereich. Der erste, d.h.
• der untere Bereich besteht aus Wicklungen gleichen Durchmessers, welche entlang ihres Umfanges miteinander in Verbindung sind.
• Der wirksame Innendurchmesser dieses Bereiches entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser des Drahtwiderstandes, so daß die Wicklungen des ersten Bereiches in elektrischem Kontakt mit dem Draht des Widerstandes sind und mechanisch das Ende desselben ergreifen, wenn das Ende des genannten Drahtwiderstandes innerhalb des ersten Bereiches eingeführt ist. Der zweite, oder obere Bereich des Federkontaktkörpers besteht aus axial im Abstand zueinander angeordneten Wicklungen. Einander folgende Wicklungen weisen reduzierten Durchmesser auf, so daß jeweils jede Wicklung in die angrenzende, nächst größere Wicklung eingepasst ist, wenn. der zweite Bereich des Federkontaktkörpers zusammengedrückt ist. In zusammengedrücktem Zustand sind die Wicklungen des zweiten Bereiches in elektrischem Kontakt miteinander, und zwar am gesamten Umfang ihrer entsprechenden Wicklungen. In dem genannten, zusammengedrückten Zustand erfordern die Wicklungen des zweiten Bereiches einen kleinsten, axialen Abstand. Da alle Wicklungen im ersten undkweiten Bereich an ihrem Umfang in elektrischer, leitender Verbindung sind, ist die effektive Induktanz des gesamten Federanschlußkörpers auf ein Mindestmaß reduziert. Vorzugsweise ist der Querschnitt des leitfähigen Drahtes, aus welchem der Federkontaktkörper gefertigt ist, rechtwinklig ausgebildet, wobei die Hauptachse des Querschnittes parallel zur Achse des Federanschlußkörpers liegt. Wie aus der Beschreibung im einzelnen zu entnehmen ist, ist bei Verwendung eines leitfähigen Drahtes mit dem genannten Querschnitt gewährleistet, daß die Wicklungen des ersten Bereiches der Feder den Widerstand in gute; elektrischer Verbindung ergreifen, wähnend die Wicklungen des zweiten Bereiches in zusammengedrücktem Zustand am Umfang der angrenzenden Wicklungen anliegen, um, wie bereits ausgeführt wurde, die effektive Induktanz zu reduzieren.
• Die Erfindung ist in einer Zündkerze mit einem Entstörwiderstand verwirklicht, welcher innerhalb des keramischen Isolators angeordnet ist, um unerwünschte Radiofrequenzausstrahlungen zu reduzieren. Der im Inneren der Zündkerze angeordnete Widerstand ist innerhalb der Axialbohrung des Isolatorkörpers ausgerichtet, und zwar zwischen einem Paar elastischer Schraubenfedern, welche in zusammengedrückter, den Widerstand halternder Lage eine minimale Wirkinduktanz aufweisen. Die Feder besteht aus einem gewickelten, elastischen Leitkörper rechtwinkligen Querschnittes, wobei die Hauptachse des Drahtquerschnittes parallel zur Achse der Feder liegt. Einanderiolgende Wicklungen in einem Hauptbereich der Feder weisen reduzierten Durchmesser auf, so daß einanderfolgende Wicklungen bei zusammengedrückter Lage der Feder einander elektrisch leitend berühren und die Form einer einzelnen Wicklung bzw. eines Hülsenkörpers einnehmen. Auf diese Weise kann die wirksame Induktanz auf ein Minimum reduziert werden, was bedeutet, daß unerwünschte Radiofrequenzausstrahlungen, welche durch die Resonanz der Federinduktanz und durch die der Zündkerze eigene zTt3pazitanz ausgelöst werden, auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden können.
• Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
• Figur 1 der Zeichnungen ist eine Teil-Schnittansicht einer Zündkerze mit innerhalb der Axialbohrung des Keramikisolators befindlichem Drahtwiderstand, welcher mit Hilfe von Federkontaktkörpern nach der vorliegenden Erfindung befestigt ist; Figur 2 der Zeichnungen ist eine vergrösserte Einzelansicht des Federkontaktkörpers nach der vorliegenden Erfindung in entlastetem Zustand; Figur 3 ist eine stark vergrösserte Ansicht eines Teiles von Figur 1 und stellt einen Draht-Entstörwiderstand dar, welcher zwischen dem Anschluß und der mittig angeordneten Elektrode der Zündkerze vorgesehen ist. Die Federkontaktkörper nach der vorliegenden Erfindung sind in zusammengedrücktem Zustand an beiden Enden des Widerstandes angeordnet; und Figur 4 ist eine Schnittansicht von Linie 4-4 in Figur 3 und stellt det Fflderkontatkörper nach der vorliegenden Erwindung in seinem zusammengedrückten Zustand dar.
• In Figur 1 der Zeichnungen ist kino Zündkerze herkölicher Ausführungsform dargestellt. Ste weist einen keramischen Isolator 10 sit einen drahtgewickelten Widerstand R auf, welcher in seiner Axialbohrung zwischen einer unt.ren, mittig aug6orichteten Elektrode 11 und einem oberen Anschlußkörper 12 mit Hilfe eines Paares von Federkontaktkörpern 13 gehalten wird.
• Der Isolator 10 ist innerhalb des Zündkerzenkörpers 14 angeordnet; der Zündkerzenkörper ist mit seinem unterwn Gewindeteil 15 in die Zündkerzen-Gewindebohrung der Verbrennungsmaschine eingeschraubt, so daß die zündenden Elektroden 16 und 17 innerhalb der Verbrennungskammer einen geeigneten Abstand einnehmen.
• In Figur 2 der Zeichnungen ist der verbesserte Federkontaktkörper nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieser weist einen ersten, unteren Bereich 18 auf, welcher durch Wicklungen gleichen Durchmessers gebildet wird. An den unteren Bereich schliesst sich ein zweiter, oberer Bereich 19 an, welcher durch Wicklungen mit zunehmend reduziertem Durchmesser gebildet ist. Vorzugsweise sind die Federanschlußkörper bzw. Federkontaktkörper aus rechtwinklig geformtem leitfähigem Draht gewickelt, wobei die Hauptachse des Drahtquerschnittes parallel zur Achse der Feder verläuft. Die im Durchmesser zunehmend kleiner werdenden Wicklungen des zweiten Bereiches 19 sind so gewickelt, daß jeweils der Außendurchmesser jeder Wicklung im wesentlichen dem Innendurohmesser der nächsten, im Durch messer größeren Wicklung entspricht. So hat beispielsweise die mit Bezugsnummer 20 bezeichnete Wicklung einen Außendurchmesser WdW welcher dem Innendurchmesser der nächsten, im Durch messer größeren Wicklung 21 entspricht. Wenn der zweite Bereich 19 des Federkontaktkörpers 13 zusammengedrückt wird und zwar in axialer Richtung wie in Figur 3 der Zeichnungen dargestellt ist werden einanderfolgende Wicklungen des Bereiches 19 in ihre jeweils angrenzende Wicklung größeren Durchmessers gedrückt. Aui diese Weise kann die Axiallänge des zweiten Bereiches des Federkontaktkörpers i3 in Richtung des ersten Bereiches 18 des Federkontaktkörpers 13 wesentlich reduziert werden.
• Durch die Ausgestaltung des Federkontaktkörpers nach der vorliegenden Erfindung kann die Axiallänge des Federanschluß-bzw. Federkontaktkörpers auf ein Mindestmaß reduziert werden.
• Dies ist, wie bereits erwähnt wurde, von großer Bedeutung, da Drahtwiderstände eine Axiallänge aufweisen müssen, welche größer ist als die Länge eines entsprechenden, aus Kohlenstoff bestehenden Widerstandes. Der Fertigungsfachmann für Zündkerzen ist entweder gezwungen, die Länge der Befestigung für die Drahtwiderstände auf ein Mindestmaß zu reduzieren oder die Länge des Keramikisolators größer werden zu lassen. Die letztere Möglichkeit ist aus Kosten- und anderen Gestaltungsgründen unerwünscht. Ein weiterer Vorteil des Federkontaktkörpers nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß jede der benachbarten Wicklungen 20 und 21 je für sich innerhalb der nächstgrößeren Wicklung zu liegen kommt, wobei der gesamte Umfangsbereich des Außendurchmessers einer Wicklung(20) in elektrischem Kontakt mit dem gesamten Umfang des Innendurchmessers der nächst größeren Wicklungen (21) zu liegen kommt, wenn der zweite Bereich 19 die in Figur 3 und 4 der Zeichnungen dargestellte Lage einRenommen hat. Der gesamte zweite Bereich 19 des Federkontaktkörpers stellt deshalb in zusammengedrückter Lage eine vollständige Wicklung bzw. Büchse dar. Auf diese Weise wird die Induktanz der Feder auf ein absolutes Minimum reduziert. Wenn die Induktanz der Feder auf ein absolutes Minimum reduziert wird, liegt die Frequenz der Schwingungen wegen der Resonanz der Federinduktanz und wegen der Zündkerzenkapazitanz weit über jeglicher Frequenz, welche im Nachrichtensystem und damit verbundenen Systemen Verwendung finden.
• Wie sich aus Figur 3 der Zeichnungen ergibt, wird der Drahtwiderstand R zwischen dem Anschluß 12 und der obersten Fläche der unteren Elektrode 11 gehalten, und zwar mit Hilfe eines Paares von Federanschlußkörpern 13 nach der vorliegenden Erfindung. Der Widerstand R ist gegenüber Stoß- oder Vibrationsbelastungen gedämpft und steht in guter elektrischer Verbindung sowohl mit dem Anschluß 12 als auch mit der Elektrode 11. Wie aus Figur 3 der Zeichnungen offensichtlich ist, kann der Fe derkontaktkörper nach der vorliegenden Erfindung wegen der besonderen Ausgestaltung der einanderfolgenden, im Durchmesser reduzierten Wicklungen im zweiten Bereich 19 weiter zusammengedrückt werden, obwohl er bereits ein Minimum axialen Abstandes einnimmt. Für den Drahtwiderstand R und die Federkontaktkörper 13 steht deshalb eine beträchtliche Variationsbreite bezüglich des axialen Abstandes zur Verfügung. Wegen des rechtwinkligen Querschnittes des Drahtes, welcher zur Fertigung des Federkontaktkörpers nach der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, geschieht der Eingriff zwischen den Wicklungen des Widerstandes R und dem Innendurchmesser der den ersten Bereich 18 bildenden Wicklungen auf einem verhältnismässig großen Bereich (Figur 3), so daß eine gute elektrische Leitfähigkeit gewährleistet ist. Durch Verwendung eines rechtwinkligen Querschnittes des Drahtes geschieht auch der Eingriff der obersten oder kleinsten Wicklung des Federkontaktkörpers 13 an der angrenzenden Fläche des Anschlusses 12 bzw. an der Elektrode ii (Bezugsnummern 22 und 23 in Figur 3) auf einem verhältnismäßig großen Flächenbereich, womit gute elektrische Leitfähigkeit gewährleistet ist.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE

1.Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Elektro e, welche axial innerhalb eines Isolatorkörpers ausgerichtet ist und mit Hilfe eines Widerstandes innerhalb der Bohrung des Isolatorkörpers elektrisch mit einem Außenanschluß in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Paar elastischer Federn (13) je eine an einem Ende des Widerstandes (R) aufgelegt ist, um diesen zu haltern und um eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschluß (12) und der Elektrode (11) herzustellen, daß jede der Federn (13) aus einem inneren Bereich (18) besteht, welcher das Ende des Widerstandes aufnimmt und elektrisch mit diesem in Verbindung steht, und aus einem äußeren Bereich (19), welcher aus schraubenförmig gelegten Wicklungen eines leitfähigen Drahtes besteht, wobei einander folgende Wicklungen abnehmenden Durchmesser aufweisen, daß der äußere Bereich (i9) in entlastetem Zustand eine Axiallänge besitzt, welche größer ist als der zwischen Widerstandsende und angrenzender Elektrode bzw. Anschluß verfügbare Raum, so daß die elastischen Federn in zusammengedrücktem Zustand innerhalb des verfügbaren Raumes so eingepasst sind, daß der Widerstand (ist) zwischen Elektrode (11) und Anschluß (12) durch die Axialkraft der elastischen Federn gehalten wird, und daß die äußeren Bereiche der Federn so zusammengedrückt sind, daß einanderfolgende Wicklungen von verMeinertem Durchmesser in elektrischer Verbindung miteinander sind, um die Induktanz der elastischen Federn zu reduzieren.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich (18) der Federn aus Wicklungen leitfähigen Drahtes besteht, und daß jede Wicklung in elektrisch leitender Verbindung mit der angrenzenden Wicklung und mit dem Widerstand ist.

3. Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Elektrode, welche axial innerhalb eines Isolatorkörpers ausgerichtet ist und mit Hilfe eines Widerstandes innerhalb der Bohrung des Isolatorkörpers elektrisch mit einer Außenanschluß in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Feder (13) an einem Ende des Widerstandskörpers aufgesetzt ist, um diesen zwischen dem Anschluß (12) und der Elektrode (11) zu halten und um damit die elektrische Verbindung zwischen Widerstand und Anschluß bzw. Elektrode herzustellen, daß am anderen Ende des Widerstandes eine Vorrichtung vorgesehen ist, um dieses Ende mit dem Anschluß bzw. der Elektrode elektrisch leitend zu verbinden, und daß die Feder aus einc inneren Bereich (is) besteht, welcher das Ende des Widerstandos aufnimmt und elektrisch mit diesem in Verbindung steht, und aus einem äußeren Bereich (19) welcher aus schraubenförmig gelegten Wicklungen eines leitfähigen Drahtes besteht, wobei einanderfolgende Wicklungen abnehmenden Durchmesser aufweisen, daß der äußere Bereich (i9) in entlastetem Zustand eine Axiallänge besitzt, welche größer ist als der zwischen Widerstandsende und angrenzender Elektrode bzw. Anschluß verfügbare Raum, so daß die elastischen Federn in zusammengedrücktem Zustand innerhalb des verfügbaren Raumes so eingepasst sind, daß der Widerstand (n) zwischen Elektrode (11) und Anschluß (12) durch die Axialkraft der elastischen Federn gehalten wird, und daß die äußeren Bereiche der Federn so zusammengedrückt sind, daß einanderfolgende Wicklungen von verkleinertem Durchmesser in elektrischer Verbindung miteinander sind, um die Induktanz der elastischen Federn zu reduzieren.

4. Zündvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich (18) der Feder aus Wicklungen leitfähigen Drahtes besteht, und daß jede der Wicklungen in elektrisch leitender Verbindung mit der angrenzenden Wicklung und mit dem Widerstand ist.

5. Widerstand mit einem zwischen einander gegenüberliegenden Enden gebildeten, zylindrischen Kern, mit einem schraubenförmig um den Kern gelegten Draht, welcher zwei Endteile und einen bestimmten, elektrischen Widerstand zwischen diesen Endteilen aufweist, während sich die Endteile des Drahtes an einander gegenüberliegenden Enden des Kernes befinden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Federkontaktkörper je einen durch Wicklungen gebildeten Bereich aufweisen, deren Innendurchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Kernes entspricht, daß sich an den ersten Bereich ein zweiter Bereich anschliesst, welcher aus axial im Abstand zueinander befindlichen Wicklungen gebildet ist, daß die einanderfolgenden Wicklungen dieses Bereiches jeweils verkleinerten Durchmesser aufweisen, so daß bei in Axialrichtung zusarmengedrückter Lage des zweiten Bereiches einanderfolgende Wicklungen des zweiten Bereiches in elektrisch leitfähiger Verbindung miteinander gehalten sind, um die Induktanz dieses Kontaktkörpers zu reduzieren, daß die ersten Bereiche der Anschlüsse koaxial ueber entsprechende Enden des Kernes geführt sind, daß der erste Bereich eines der Kontaktkörper in elektrischer Berührung mit einem der Endteile des Drahtes ist, und daß der erste Teil des anderen Kontaktkörpers in elektrischer Berührung mit dem anderen Endteil des Drahtes ist.

6. Widerstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkörper aus einem Draht von rechtwinkligem Querschnitt gewickelt sind.

7. Widerstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Kontaktkörper die Hauptabmessung des Drahtquerschnittes parallel zur Achse des Kontaktkörpers liegt.

8. Widerstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Flächen angrenzender Wicklungen, welche im ersten Bereich jeden Kontaktkörpers senkrecht zur Achse desselben liegen, in kontinuierlicher, leitfähiger Verbindung miteinander sind.

9. Widerstand nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, daß einander gegenüberliegende Flächen angrenzender Wicklungen, welche parallel zur Achse der Kontaktkörper im zweiten Bereich derselben liegen, in kontinuierlich leitfähigs Verbindung miteinander sind, wenn der zweite Bereich in axial zusammengedrückter Lage ist.

10. Widerstand mit einem zwischen einander gegenüberliegenden Enden gebildeten, zylindrischen Kern, mit einem schraubenförmig um den Kern gelegten Draht, welcher zwei Endteile und einen bestimmten, elektrischen Widerstand zwischen diesen Endteilen aufweist, während sich die Endteile des Drahtes an einander gegenüberliegenden Enden des Kernes befinden,dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Federkontaktkörper einen Bereich mit einanderfolgenden Wicklungen aufweist, von welchen der Innendurchmesser dem Durchmesser des Kenes entspricht, daß ein zweiter Bereich des Federkontaktkörpers axial im Abstand zueinander befindliche Wicklungen aufweist, wobei einanderfolgende Wicklungen jeweils reduzierten Durchmesser aufweisen, so daß einanderfolgende Wicklungen des zweiten Bereiches in elektrisch leitfähiger Verbindung miteinander sind, um die Induktanz des Federkontaktkörpers zu verringern, wenn der zweite Bereich in axialer Richtung zusammengedrückt ist, daß der erste Bereich des Kontaktkörpers koaxial über ein Ende des Kernes geführt und in elektrisch leitfähiger Verbindung mit einem der Endteile des Drahtes ist, und daß eine Vorrichtung die elektrische Verbindung mit dem anderen Endteil des Drahtes herstellt.