DE2835236C2

DE2835236C2 - Glühstiftkerze für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2835236C2
Application number: DE2835236A
Authority: DE
Inventors: Leo 7050 Waiblingen Steinke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1978-08-11
Publication date: 1986-05-28
Also published as: BR7905151A; GB2027805A; US4252091A; FR2433160A1; IT1122353B; DE2835236A1; IT7924678A0; GB2027805B; FR2433160B1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Glühstiftkerze nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Glühstiftkerze ist schon bekannt aus der DE-OS 26 37 435. Bei einer solchen Glühstiftkerze umfaßt ein metallisches Gehäuse fest und abdichtend einen elektrisch beheizten Glühstift, der eine dünnwandige, brennraumseits mit einem Boden versehene Metallhülse aufweist, in welcher sich axial eine in Isolierstoff gebettete Widerstandsheizwendel befindet; die Widerstandsheizwendel ist anschlußseits mit einem Anschlußbolzen verbunden und brennraumseits im Boden der Metallhülse befestigt. Obwohl die Widerstandsheizwendel in Isolierstoff gebettet ist und die anschlußseitige öffnung der Metallhülse zusätzlich noch mit einem elastischen, den Anschlußbolzen umfassenden Isolierring verschlossen ist, neigt sie bei ihrer Betriebstemperatur von mehr als 850⁰C zum Verzundern. Um bei Glühkerzen einen elektrisch leitenden Bolzen elektrisch isolierend durch eine metallische Hülse zu führen, ist es auch schon bekannt, einen rohrförmigen Isolierring aus Glimmer zu verwenden, der auf dem Bolzen aufgeschoben ist; durch axiales Stauchen der metallischen Hülse wird dann im Bereich einer Metallhülsen-Ringnut eine Pressung auf den Isolierring und damit auch auf den Bolzen ausgeübt, was zu einer Abdichtung führt (US-PS 20 24 387). Dieses Verfahren, das zusätzlich zum Isolierring auch noch ein koaxiales Rohrstück aus einem weichen Metall benötigt, bedarf kräftiger und teurer Maschinen, führt häufig zu beschädigten Isolierringen und gewährleistet keine zuverlässige Abdichtung.

Bekannt sind außerdem Glühkerzen, bei denen zwisehen das Metallgehäuse und den Anschlußbolzen eine Glasdiehtung eingegossen ist; die Glasdichtung kann dabei am Anschlußbolzen in einer Ringnut verankert sein (DE-OS 26 25 318). Derartige Abdichtungen, die in einer Massenfertigung als flüssige, heiße Komponenten verarbeitet werden, führen häufig zu Ausschußteilen, sind außerdem relativ teuer und werden wegen der Gefährdung der damit befaßten Personen möglichst vermieden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugründe, eine Glühstiftkerze zu schaffen, bei der die Widerstandsheizwendel weitestgehend vor dem Einfluß schädlicher Oxidationsvorgänge bewahrt wird und bei der die Abdichtung trotz der möglichen niedrigen Umgebungstemperaturen, sowie auch der hohen Betriebstemperaturen ausreichend gasdicht ist, auch bei Verwendung von Widerstandsheizwendeln aus Korrosionsempfindlichen Stoffen. Die derartige Glühstiftkerze, insbesondere der betroffene Abdichtbereich des Glühstiftes, soll damit mit einfachen, für die Massenproduktion geeigneten, kostengünstigen Mitteln herstellbar sein und die Lebensdauer und die Funktionssicherheit derartiger Glühkerzen soll verbessert werden.

Eine besonders einfache und wirkungsvolle Lösung ergibt sich, wenn gemäß der Erfindung der Anschlußbolzen und/oder die Metallhülse mindestens teilweise in demjenigen Bereich, in dem der Isolierring anliegt, mit mindestens einer in Umfangsrichtung verlaufenden Formrille versehen ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Glühstiftkerze möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine vergrößert dargestellte Glühstiftkerze,

F i g. 2 einen Ausschnitt II aus der Glühstiftkerze nach F i g. 1 in weiter vergrößerter Darstellung,

F i g. 3 den Ausschnitt III aus F i g. 2 mit bevorzugtem Abdichtsystem in noch weiter vergrößerter Darstellung und

F i g. 4 einen Ausschnitt aus einer Glühstiftkerze, ähnlich dem nach Fi g. 2, jedoch noch mit zusätzlicher Abdichtung.

Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Glühstiftkerze 10 besteht aus einem metallischen Gehäuse 11, einem in der Längsbohrung 12 dieses Gehäuses 11 gasdicht befestigten, eingepreßten Glühstift 13 von etwa 6 mm Durchmesser und den anschlußseits angeordneten Teilen Isolierring 14, Rundmutter 15, Wellscheibe 16 und Anschlußmutter 17, die sich auf einem Gewinde 18 eines Anschlußbolzens 19 befinden; dieser Anschlußbolzen 19

ist elektrisch isoliert durch das Gehäuse ti geführt und ragt anschlußseits aus der Gehäuse-Längsbohrung 12 heraus. Das Gehäuse 11 hat auf seiner Außenseite ein Schlüsselsechskant 20 und ein Einschraubgewinde 21, mit denen die Glühstiftkerze 10 in einen nicht dargestellten Motor eingeschraubt wird.

Der Glühstift 13 besteht aus einer zunderfesten Metallhülse 22, die im Abdichtungsbereich eine Wanddicke von etwa 0,7 mm hat und deren brennraumseitiger Endabschnitt zu einem Boden 23 zugeschweißt is'u In dieaem Boden 23 der Metallhülse 22 ist der eine Endabschnitt einer Widerstandsheizwendel 24 mit eingeschweißt. Diese Widerstandsheizwendel 24 verläuft innerhalb der Metallhülse 22 und besteht aus dem hochschmelzenden Metall Wolfram, was bei hohen Temperaturen bekanntlich nicht besonders korrosionsfest ist; anstelle des Wolframs können auch Reinnickel oder die hochschmelzenden Metalle Molybdän, Niob, Tantal Verwendung finden, die allesamt einen hohen positiven Widerstandstemperaturkoeffizienten besitzen und demzufolge bei Stromdurchgang sehr schnell eine hohe Temperatur erreichen. Der anschlußseitige Endabschnitt der Widerstandsheizwendel 24 ist mit dem in die Metallhülse 22 hineinragenden Endabschnitt des Anschlußbolzens 19 durch Schweißen verbunden. Während der zwischen dem Anschlußbolzen 19 und dem offenen Endabschnitt der Metallhülse 22 befindliche Spalt mittels eines zusammengepreßten, abdichtenden Isolierringes 25 aus elastischem Material (z. B. aus Viton, einem Fluorelastomer) elektrisch isoliert ist, ist der in der Metallhülse 22 verbleibende Raum mit einem elektrisch isolierenden, Wärme aber gut leitendem Isolierstoff 26 (z. B. Magnesiumoxid-Pulver) ausgefüllt; infolge dieses Isolierstoffes 26 wird zwischen den einzelnen Windungen der Widerstandsheizwendel 24 und zwischen der Widerstandsheizwendel 24 und der Metallhülse 22 eine elektrische Verbindung verhindert. Zur Verbesserung des Wärmetransportes durch den Isolierstoff 26 und zur Verbesserung der Schüttelfestigkeit der Glühstiftkerze 10 ist dieser Glühstift 13 in bekannter Weise durch Rundhämmern im Durchmesser reduziert, wodurch eine Verdichtung des Isolierstoffes 26 in der Metallhülse 22 bewirkt ist.

Da — wie schon weiter vorn erwähnt — die genannten Stoffe für die Widerstandsheizwendel 24 gegenüber Korrosion sehr empfindlich sind, muß zur Erzielung einer guten Lebensdauer der Zutritt von Sauerstoff in das Innere dieser Metallhülse 22 mit Sicherheit ausgeschlossen werden. Es hat sich gezeigt, daß die bisher angewendete Abdichtung mittels eines Isolierringes 25 allein diese Forderung nicht vollauf befriedigen kann. Erfindungsgemäß ist deshalb der Anschlußbolzen 19 mit in Umfangsrichtung verlaufenden Formrillen 27 versehen (siehe F i g. 2), die sich in demjenigen Bereich des Anschlußbolzens 19 befinden, der vom Isolierring 25 und dem offenen Endabschnitt der Metallhülse 22 gemeinsam umgeben ist Gleichzeitig mit dem Durchmesser-Reduzieren des Glühstiftes 13 werden Bereiche des Isolierringes 25 in die Anschlußbolzen-Formrillen 27 mit hineingedrückt und erzeugen somit eine größere Dichtfläche dieses in der Länge begrenzten Abdichtbereiches. Der Anschlußbolzen 19 hat in diesem Abdichtbereich einen Durchmesser von 3,6 mm und ist mit drei derartigen Formrillen 27 versehen, welche bei einer Tiefe von 0,1 mm im wesentlichen von trapezförmigem Querschnitt sind; um Kerbwirkungen am Isolierring 25 durch diese Formrillen 27 zu verhüten, sind die Kanten dieser Formrillen 27 abgerundet. Es hat sich gezeigt, daß die Anordnung von fünf derartigen Formrillen 27. die eine mittlere Breite von < 1 mm und einen Abstand von <2 mm haben, die beste Dichtwirkung haben. Anstelle dieser Formrillen 27 im Anschlußbolzen 19 können — wie in dieser F i g. 2 dargestellt — zusätzlich auch Formrillen 28 in die Metallhülse 22 eingearbeitet werden, die ebenfalls eine Vergrößerung der Dichtfläche bewirken und von gleicher oder ähnlicher Konfiguration sein können. Bei einigen Glühkerzen-Typen genügt es, wenn allein in den Anschlußbolzen 19 die Formriüen 28 eingearbeitet werden und auf Formrillen 27 in der Metallhülse 22 verzichtet wird.

In F i g. 3 ist ein Ausschnitt aus dem Dichtbereich des Glühstiftes 13 dargestellt, bei dem infolge einer vorteilhaften Gestaltung der Anschlußbolzen-Formrillen 27 und der Metallhülsen-Formrillen 28 zusätzlich noch eine Kriechhemmung für den Isolierring 25 bewirkt wird. Dieses ist dadurch erreicht, daß die zum offenen Endabschnitt der Metallhülse 22 liegenden Formrillen- Flanken 29 bzw. die Metallhülsen-Flanken 29' einen steileren Winkel α aufweisen als die gegenüberliegenden Formrillen-Flanken 30 bzw. die Metallhülsen-Flanken 30' einen Flanken winkel/? haben. Es sei erwähnt, daß auch die Formrillen 27 des Anschlußbolzens 19 durch Einpressen hergestellt werden können und dann infolge der hervortretenden Ränder der Formrillen eine zusätzliche Kriechhemmung des Schlauchabschnittes 25 bewirken. Der in F i g. 4 dargestellte Abdichtbereich entspricht im wesentlichen den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, zur weiteren Verbesserung der Abdichtfunktion ist jedoch noch vor und hinter dem Isolierring 25 ein elektrisch isolierendes Material 31 bzw. 3V angeordnet, das eine Substanz mit hoher Affinität zum Sauerstoff enthält; als elektrisch isolierendes Material 31 bzw. 3Γ kann Magnesiumoxid und als die bezeichnete Substanz Aluminium- oder Magnesium-Pulver Verwendung finden. Dieses mit der Substanz versehene Material 31 bzw. 31' bindet den in diesen Bereich gelangenden Sauerstoff und hält ihn von der korrosionsempfindlichen Heizwendel 24 fern. Während das Material 31 in dem Raum untergebracht ist, der von Anschlußbolzen 19, Isolierstoff 26, Metallhülse 22 und Isolierring 25 gebildet wird, muß das anschlußseits vor dem Isolierring 25 angeordnete Material 31, das seitlich vom Anschlußbolzen 19 und Gehäuse 11 begrenzt wird zum anschlußseitigen Ende hin durch einen O-Ring 32 begrenzt werden; der O-Ring 32 ist in einer Anschlußbolzen-Nut 33 festgelegt. Die Anordi.jng von Material 31 und Material 31' ist zwar funktionell vorteilhaft, doch in den meisten Fällen genügt es, wenn Material 31 oder Material 31' allein bei derartigen Glühstiftkerzen 10 Anwendung finden; bei der bevorzugten Ausführungsform wird allein Material 3Γ verwendet.
Abschließend sei bemerkt, daß unter dem Ausdruck Glühstiftkerze auch die sogenannten Flammglühstiftkerzen zu verstehen sind, die zum geschilderten Aufbau einer Glühstiftkerze 10 zusätzlich noch eine Kraftstoffzufuhr aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

28 35 23ö Patentansprüche:

1. Glühstiftkerze für Brennkraftmaschinen, deren metallisches Gehäuse in seiner Längsbohrung einen gasdicht eingespannten Glühstift enthält, der aus dem zündseitigen Endabschnitt des Gehäuses herausragt, eine dünnwandige, zunderfeste und brennraumseits mit einem Boden versehene Metallhülse aufweist, in welcher axial eine in Isolierstoff gebettete Widerstandsheizwendel angeordnet ist, die bevorzugt aus einem Werkstoff mit hohem positiven Widerstandstemperaturkoeffizienten besteht, mit ihrem einen Endabschnitt mit dem Boden der Metallhülse und mit ihrem anderen Endabschnitt mit einem anschlußseits in die Metallhülse hineinragenden Anschlußbolzen verbunden ist, der anschlußseitc aus dem Gehäuse herausgeführt ist und einen Isolierring trägt, der aus elektrisch isolierendem, elastischem Material besteht, koaxial auf den Anschlußbolzen aufgeschoben ist, von einem Längsabschnitt der Metallhülse koaxial umfaßt ist und infolge des radialen Zusammenpressens der Metallhülse als Dichtelement zwischen Anschlußbolzen und Metallhülse dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbolzen (19) und/oder die Metallhülse (22) mindestens teilweise in demjenigen Bereich, in dem der Isolierring (25) anliegt, mit mindestens einer in Umfangsrichtung verlaufenden Formrille (27, 28) versehen ist

2. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formrillen (27, 28) am Anschlußbolzen (19) und/oder in der Metallhülse (22) im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt haben.

3. Glühstiftkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der zum offenen Endabschnitt der Metallhülse (22) liegenden Flanken (29, 29') der Formrillen (27, 28) von Anschlußbolzen (19) und/oder Metallhülse (22) steiler ist als die gegenüberliegende Flanke (30,3D')·

4. Glühstiftkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor und/oder hinter dem Isolierring (25) in einem zwischen Anschlußbolzen (19) und Metallhülse (22) bzw. Gehäuse (11) gebildeten Zwischenraum ein elektrisch isolierendes Material (31,31') mit einer Substanz befindet, die eine hohe Affinität zum Sauerstoff hat.