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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopf mit einer Keramikglühkerze,
die zum Beschleunigen des Starts eines Dieselmotors oder eine ähnliche
Anwendung verwendet wird.
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9 der
zugehörigen
Zeichnungen zeigt eine Keramikglühkerze 1 zur
Verwendung in einem Dieselmotor. Die Keramikglühkerze 1 ist in der
folgenden Weise konfiguriert: eine rundstabartige (säulenartige)
Keramikheizvorrichtung 2 ist fest in das Innere (zylindrische
Bohrung) eines geraden, röhrenförmigen,
metallischen, zylindrischen Elements 3 derart eingesetzt,
dass ein Heizvorrichtungsende 2a von einem Vorderende 3a des
metallischen, zylindrischen Elements (kann nachstehend lediglich
als zylindrisches Element bezeichnet werden) 3 vorsteht; und
die resultierende Anordnung, die aus der Keramikheizvorrichtung 2 und
dem zylindrischen Element 3 besteht, ist fest in einen
metallischen, zylindrischen Kerzenkörper (kann nachstehend lediglich
als Kerzenkörper
oder Köper
bezeichnet werden) 4 derart eingesetzt, dass das Vorderende 3a des
zylindrischen Elements 3 von einem Vorderende 4a des
Körpers 4 vorsteht.
Das in dieser Struktur verwendete zylindrische Element 3 dient
als Abdeckung zum Schützen
der Keramikheizvorrichtung 2 vor verschiedenen externen
Kräften
(durch Fallenlassen induzierter Schlag, eine Biegekraft, die im
Verlauf der Montage auf einen Motor aufgebracht werden soll, usw.), die
auf die Keramikheizvorrichtung 2 im Verlauf der Herstellung
der Glühkerze 1 und
der Handhabung der hergestellten Glühkerze 1 aufgebracht
werden.
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Eine
solche Keramikglühkerze 1 wird
gewöhnlich
in der folgenden Weise zusammengefügt. Zuerst wird die Keramikheizvorrichtung 2 locker
in das zylindrische Element 3 eingesetzt und ein geschmolzenes
Hartlötmetall
(nicht dargestellt) wird in den Spalt dazwischen gegossen. Die Wärmeausdehnung
des zylindrischen Elements 3, die durch das gegossene,
geschmolzene Hartlötmetall
induziert wird, und die Kontraktion des zylindrischen Elements 3,
die durch die Abkühlung
induziert wird, werden zum hermetischen Befestigen der Keramikheizvorrichtung 2 im
zylindrischen Element 3 durch eine Quetschwirkung des zylindrischen
Elements 3 verwendet. Ebenso wird die Anordnung, die aus
der Keramikheizvorrichtung 2 und dem zylindrischen Element 3 besteht, zusammen
mit anderen erforderlichen Komponenten locker in den Körper 4 eingesetzt
und das geschmolzene Hartlötmetall
wird in den Spalt dazwischen gegossen (Hartlöten), wodurch die Anordnung
vollendet wird. Anstelle der Verwendung eines solchen Hartlötens kann
die Anordnung, die aus der Keramikheizvorrichtung 2 und
dem zylindrischen Element 3 besteht, in den Körper 4 eingepresst
werden. Dieses Verfahren wird jedoch aufgrund eines später zu beschreibenden
Nachteils nicht in praktischen Gebrauch genommen.
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Wie
in 9 und 10 gezeigt, wird die so zusammengefügte Glühkerze 1 an
einem Zylinderkopf 101 eines Dieselmotors über einen
Gewindeteil 6, der an der äußeren Umfangsoberfläche des
Körpers 4 ausgebildet
ist, montiert. Insbesondere, wie in 9 und 10 gezeigt,
ist eine Montagebohrung 104 zum Montieren der Glühkerze 1,
wobei die Montagebohrung 104 mit einer Vorkammer 103 in
Verbindung steht, am Zylinderkopf 101 vorgesehen. Die Glühkerze 1 wird
von ihrem Ende in die Montagebohrung 104 eingesetzt. Der
Gewindeteil 6 des Körpers 4 wird
mit einem Gewindeteil 105, der in der Montagebohrung 104 ausgebildet
ist, in Eingriff gebracht, so dass das Heizvorrichtungsende 2a teilweise
in die Vorkammer 103 vorsteht.
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Die
Montagebohrung 104 ist in der folgenden Weise konfiguriert.
Um den Kerzenkörper 4 zu
montieren, während
eine Dichtung am Vorderende 4a eines zylindrischen Teils 7 des
Kerzenkörpers 4 hergestellt
wird, ermöglicht
eine zylindrische Bohrung 106, die an einer tiefen Stelle
der Montagebohrung 104 ausgebildet ist, dass der zylindrische
Teil 7 locker darin eingesetzt wird, und das Vorderende 4a des
zylindrischen Teils 7 wird an einer tiefen Stelle der zylindrischen
Bohrung 106 angeordnet und wird gegen einen blinden Endteil 107 gepresst,
dessen Bohrungsdurchmesser kleiner ist als der Gewindedurchmesser.
Eine zylindrische kleine Bohrung 108, deren Durchmesser
gleich dem Bohrungsdurchmesser des blinden Endteils 107 ist,
ist an einer Stelle ausgebildet, die tiefer liegt als der blinde
Endteil 107. Das zylindrische Element 3 wird in
der zylindrischen kleinen Bohrung 108 in einer lockeren
Passbedingung angeordnet.
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Wenn
ein Strom an die so montierte Glühkerze 1 über Elektrizitätszuführungsleitungen 15 und 16 angelegt
wird, erzeugt ein in die Keramikheizvorrichtung 2 eingebettetes
Heizelement Wärme
durch Widerstand, um dadurch den Start eines Motors zu beschleunigen.
Die Keramikheizvorrichtung 2 wird signifikanten Temperaturschwankungen
(Wärmeschock)
und einer Druckwelle während
der Verbrennung des Motors ausgesetzt. Im Verlauf der Verwendung
können
eine Schwingung und ein Temperaturanstieg das Lockern an einer Verbindung
zwischen dem zylindrischen Element 3 und dem Körper 4 verursachen.
Ein solches Lockern verursacht potentiell, dass das mit der Keramikheizvorrichtung 2 vereinigte zylindrische
Element 3 von der inneren Umfangsoberfläche des Körpers 4 in die Vorkammer 103 herabfällt.
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Ein
solches Problem kann entstehen, selbst wenn das mit der Keramikheizvorrichtung 2 vereinigte
zylindrische Element 3 in den Körper 4 eingepresst wird.
Wenn das zylindrische Element 3 und der Körper 4 durch
eine Presspassung miteinander verbunden werden sollen, können die
Kosten einer Glühkerze
im Vergleich zu dem Fall, in dem das zylindrische Element 3 und
der Körper 4 durch
Hartlöten
verbunden werden, gesenkt werden, da die Anordnung eines Hartlötmetalls
und die Konstruktion zum Aushalten der Hartlöttemperatur nicht beteiligt
sind. Um einen Bruch der Keramikheizvorrichtung 2 zu verhindern,
der sich aus der Spannungskonzentration zum Zeitpunkt der Presspassung
ergeben kann, muss die Toleranz der Presspassung verringert werden.
Eine Verringerung der Toleranz der Presspassung erhöht jedoch
die Möglichkeit
für das
Herabfallen und dies ist der Grund dafür, dass das Presspassverfahren nicht
in praktischen Gebrauch genommen wird.
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Patent
Abstracts of Japan, Band 0091, Nr. 11(M-379), 15. Mai 1985, und
die entsprechende
JP-A-59
231 323 , die als den nächsten
Stand der Technik darstellend betrachtet wird, offenbart eine Anordnung ähnlich zu
jener von
10 der vorstehend erörterten
vorliegenden Anmeldung und bildet die Basis des Oberbegriffabschnitts
von Anspruch 1.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend beschriebenen
Probleme, die an einer herkömmlichen
Glühkerze
beteiligt sind, durchgeführt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Herstellung
einer Struktur zum Montieren einer Glühkerze an einem Zylinderkopf
zu erleichtern, wobei die Struktur ungeachtet des Mittels zur Verbindung
des Körpers
und des zylindrischen Elements verhindert, dass eine Anordnung,
die aus einem zylindrischen Element und einer Keramikheizvorrichtung
besteht, von einem Körper
abfällt
und in einen Motor (Vorkammer) eintritt, selbst wenn eine Lockerung
in einer Verbindung zwischen dem Körper und dem zylindrischen
Element im Verlauf der Verwendung einer am Zylinderkopf montierten
Glühkerze
entsteht.
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Folglich
stellt die vorliegende Erfindung einen Zylinderkopf und eine daran
montierte Keramikglühkerze
bereit, wobei die Keramikglühkerze
eine Keramikheizvorrichtung umfasst, die fest in einem metallischen,
zylindrischen Element derart angeordnet ist, dass ein Vorderende
derselben von einem Vorderende des metallischen, zylindrischen Elements
vorsteht, und wobei die resultierende Anordnung, die aus der Keramikheizvorrichtung
und dem metallischen, zylindrischen Element besteht, fest in einem
metallischen, zylindrischen Kerzenkörper derart angeordnet ist,
dass das Vorderende des metallischen, zylindrischen Elements von
einem Vorderende des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers vorsteht,
wobei
ein Teil des metallischen, zylindrischen Elements, der vom Vorderende
des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers vorsteht und sich über einen vorbestimmten
Bereich vom Vorderende des metallischen, zylindrischen Elements
in Richtung eines Hinterendes des metallischen, zylindrischen Elements erstreckt,
im Außendurchmesser
kleiner ist als ein Teil des metallischen, zylindrischen Elements,
der fest innerhalb des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers angeordnet
ist, und eine zum Vorderende orientierte Stirnfläche in einem Durchmesserübergangsbereich
des metallischen, zylindrischen Elements ausgebildet ist, in dem
sich der Außendurchmesser
zwischen jenen der zwei Teile ändert,
und
wobei die Glühkerze
am Zylinderkopf über
einen Gewindeteil montiert ist, der an einer äußeren Umfangsfläche des
metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers in einer solchen Weise
ausgebildet ist, dass er in einen Gewindeteil einer Keramikglühkerzen-Montagebohrung,
die im Zylinderkopf ausgebildet ist, eingeschraubt wird, bis das
Vorderende des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers gegen
einen blinden Endteil gepresst wird, der sich an einer tiefen Stelle der
Montagebohrung befindet und einen Bohrungsdurchmesser aufweist,
der kleiner ist als ein Gewindedurchmesser des Gewindeteils der
Montagebohrung,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungsverhinderungsmittel
in der Montagebohrung zum Verhindern der Bewegung der zum Vorderende
orientierten Stirnfläche
tief in die Monatagebohrung vorgesehen ist, um zu verhindern, dass
sich das metallische, zylindrische Element durch die Montagebohrung
und in das Innere des Zylinderkopfs bewegt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die vorstehend beschriebene zum Vorderende orientierte
Stirnfläche
am zylindrischen Element ausgebildet, wodurch die Verwirklichung
einer Struktur zum Verhindern des Eintritts des zylindrischen Elements
in den Zylinderkopf (Vorkammer), wenn die Keramikglühkerze in
einer Glühkerzen-Montagebohrung (kann
nachstehend lediglich als Montagebohrung bezeichnet werden), die
im Zylinderkopf ausgebildet ist, montiert ist, erleichtert wird.
Insbesondere, wie vorher beschrieben, wird die Keramikglühkerze am
Zylinderkopf über
einen Gewindeteil montiert, der an einer äußeren Umfangsoberfläche des
Kerzenkörpers in
einer solchen Weise ausgebildet ist, dass er in einen Gewindeteil
einer Keramikglühkerzen-Montagebohrung
geschraubt wird, die im Zylinderkopf ausgebildet ist, bis das Vorderende
des Kerzenkörpers
gegen einen blinden Endteil (Sitzfläche) gepresst wird, der sich
an einer tiefen Stelle der Montagebohrung befindet und einen Bohrungsdurchmesser
aufweist, der kleiner ist als ein Gewindedurchmesser des Gewindeteils
der Montagebohrung. Daher kann in dieser Montagestruktur der Eintritt
des zylindrischen Elements in den Zylinderkopf in der folgenden
Weise verhindert werden: ein Bewegungsverhinderungsmittel ist in
der Montagebohrung zum Verhindern der Bewegung der zum Vorderende
orientierten Stirnfläche tief
in die Montagebohrung vorgesehen, um zu verhindern, dass sich das
metallische, zylindrische Element tief in die Montagebohrung und
in das Innere des Zylinderkopfs bewegt. Das heißt, die vorliegende Erfindung
kann in der Montagebohrung ein Strukturmerkmal bilden, an dem die
zum Vorderende orientierte Stirnfläche anliegt, um den Eintritt
des metallischen, zylindrischen Elements in das Innere der Vorkammer
zu verhindern. Folglich kann die vorliegende Erfindung leicht und
zuverlässig
eine ernste Panne wie z. B. eine Panne, die herkömmlich entsteht, bei der sich
das zylindrische Element, das die Keramikheizvorrichtung hält, vom
Körper
trennt und aufgrund der Lockerung an der Verbindung zwischen dem
Körper
und dem zylindrischen Element in den Zylinderkopf fällt, verhindern.
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Ein
Teil des metallischen, zylindrischen Elements, der vom Vorderende
des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers vorsteht und einen kleineren Außendurchmesser
aufweist als ein Teil des metallischen, zylindrischen Elements,
der fest innerhalb des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers angeordnet
ist, erstreckt sich über
einen vorbestimmten Bereich vom Vorderende des metallischen, zylindrischen
Elements in Richtung eines Hinterendes des metallischen, zylindrischen
Elements. Daher kann der Teil des metallischen, zylindrischen Elements
mit kleinem Durchmesser der gesamte Teil sein, der vom Vorderende
des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers vorsteht, oder kann das
meiste oder ein Teil des vorstehenden Teils sein, der sich vom Vorderende
zum Hinterende erstreckt. Vorzugsweise sind die zum Vorderende orientierte
Stirnfläche,
die im Durchmesserübergangsbereich
des metallischen, zylindrischen Elements ausgebildet ist, und das
Vorderende des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers in
der axialen Richtung der Keramikheizvorrichtung im Wesentlichen
aufeinander ausgerichtet. In dieser Weise kann, wenn der Teil des
metallischen, zylindrischen Elements mit kleinem Durchmesser im
Wesentlichen der gesamte Teil ist, der vom Vorderende des metallischen,
zylindrischen Kerzenkörpers
vorsteht, das Bewegungsverhinderungsmittel zum Verhindern der Bewegung
der zum Vorderende orientierten Stirnfläche tief in die Montagebohrung
implementiert werden, indem der Bohrungsdurchmesser des blinden Endteils
der Montagebohrung kleiner gemacht wird als der Außendurchmesser
des Teils mit großem Durchmesser,
der einen relativ großen
Durchmesser aufweist und sich auf der Seite zum Hinterende in Bezug
auf die zum Vorderende orientierte Stirnfläche befindet, wodurch eine
komplexe Montagestruktur vermieden wird. Wenn die zum Vorderende
orientierte Stirnfläche
im Wesentlichen auf das Vorderende des metallischen, zylindrischen
Kerzenkörpers
ausgerichtet werden soll, wird vorzugsweise die zum Vorderende orientierte
Stirnfläche
vom Vorderende des Kerzenkörpers
geringfügig
in Richtung des Hinterendes verschoben. Indem der Bohrungsdurchmesser
des blinden Endteils kleiner gemacht wird als der Außendurchmesser
des Teils des zylindrischen Elements mit großem Durchmesser, wird folglich
eine Dichtung an der Grenzfläche
zwischen dem Ende des Körpers
und dem blinden Endteil hergestellt.
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Vorzugsweise
ist die Keramikglühkerze
ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz im Außendurchmesser
zwischen einem Teil des metallischen, zylindrischen Elements mit
kleinem Durchmesser und einem Teil des metallischen, zylindrischen
Elements mit großem
Durchmesser nicht geringer als 0,3 mm ist, wobei der Teil mit kleinem Durchmesser
einen relativ kleinen Durchmesser aufweist und sich auf einer Seite
in Richtung des Vorderendes in Bezug auf die zum Vorderende orientierte Stirnfläche befindet,
die im Durchmesserübergangsbereich
des metallischen, zylindrischen Elements ausgebildet ist, und der
Teil mit großem
Durchmesser einen relativ großen
Durchmesser aufweist und sich auf einer Seite in Richtung des Hinterendes
in Bezug auf die zum Vorderende orientierte Stirnfläche befindet.
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Die
Verwendung einer Differenz, die nicht geringer ist als 0,3 mm, im
Außendurchmesser
zwischen dem Teil mit großem Durchmesser
und dem Teil mit kleinem Durchmesser, wie in diesem bevorzugten
Aspekt der Erfindung beschrieben, erleichtert die Konstruktion des
Bewegungsverhinderungsmittels zum Verhindern der Bewegung der zum
Vorderende orientierten Stirnfläche
tief in die Montagebohrung. Angesichts der zuverlässigen Verhinderung
der Bewegung ist eine größere Differenz
im Durchmesser bevorzugt. Eine übermäßig große Differenz
im Durchmesser wird jedoch durch eine entsprechende Vergrößerung der
Wanddicke des Teils des zylindrischen Elements mit großem Durchmesser
oder eine entsprechende Verringerung der Wanddicke des Teils mit
kleinem Durchmesser begleitet. Angesichts dieser Nachteile ist eine
geeignete Differenz im Durchmesser 0,5–2 mm.
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Im
vorstehend beschriebenen Mittel zum Lösen der Probleme kann das metallische,
zylindrische Element in den metallischen, zylindrischen Kerzenkörper eingepresst
werden oder das metallische, zylindrische Element kann über ein
Hartlötmetall
fest im metallischen, zylindrischen Kerzenkörper angeordnet werden (nachstehend
kann dieser Prozess als Hartlöten
bezeichnet werden). Aufgrund der Verwendung in der vorstehend erwähnten strengen
Umgebung kann eine herkömmliche
Glühkerze
unter der Trennung des zylindrischen Elements und des Körpers leiden,
selbst wenn eine Befestigungsstruktur verwendet wird. Die vorliegende
Erfindung kann die Probleme leicht lösen, selbst wenn eine Befestigungsstruktur
verwendet wird. Insbesondere ermöglicht
die vorliegende Erfindung die praktische Verwendung einer Befestigung
durch Einpressen, die herkömmlich
eine Schwierigkeit angetroffen hat, als sie in praktischen Gebrauch
genommen wurde, da die Maßtoleranz
des Presssitzes gemildert werden kann, wodurch eine kostengünstige Glühkerze verwirklicht
wird.
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Die
Struktur zum Montieren einer Keramikglühkerze an einem Zylinder ist
in der folgenden Weise konfiguriert. Eine Keramikglühkerze – in der
eine Keramikheizvorrichtung fest in einem metallischen, zylindrischen
Element angeordnet ist, so dass ein Vorderende davon von einem Vorderende
des metallischen, zylindrischen Elements vorsteht, und eine resultierende
Anordnung, die aus der Keramikheizvorrichtung und dem metallischen,
zylindrischen Element besteht, fest in einem metallischen, zylindrischen
Kerzenkörper
angeordnet ist, so dass das Vorderende des metallischen, zylindrischen
Elements von einem Vorderende des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers vorsteht – wird an
einem Zylinderkopf über
einen Gewindeteil, der an einer äußeren Umfangsoberfläche des
metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers ausgebildet ist, in einer
solchen Weise montiert, dass er in einen Gewindeteil einer Keramikglühkerzen-Montagebohrung
eingeschraubt wird, die im Zylinderkopf ausgebildet ist, bis das
Vorderende des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers gegen
einen blinden Endteil gepresst wird, der sich an einer tiefen Stelle
der Montagebohrung befindet und einen Bohrungsdurchmesser aufweist,
der kleiner ist als ein Gewindedurchmesser des Gewindeteils der
Montagebohrung.
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Die
Struktur zum Montieren einer Keramikglühkerze an einem Zylinderkopf
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des metallischen, zylindrischen
Elements, der vom Vorderende des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers vorsteht
und sich über
einen vorbestimmten Bereich vom Vorderende des metallischen, zylindrischen
Elements in Richtung eines Hinterendes des metallischen, zylindrischen
Elements erstreckt, im Außendurchmesser kleiner
ist als ein Teil des metallischen, zylindrischen Elements, der fest
innerhalb des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers angeordnet
ist, und eine zum Vorderende orientierte Stirnfläche in einem Durchmesserübergangsbereich
des metallischen, zylindrischen Elements ausgebildet ist, wo sich
der Außendurchmesser
zwischen jenen der zwei Teile ändert.
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Die
Struktur zum Montieren einer Keramikglühkerze an einem Zylinderkopf
ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsverhinderungsmittel
in der Montagebohrung zum Verhindern der Bewegung der zum Vorderende
orientierten Stirnfläche
tief in die Montagebohrung vorgesehen ist, um zu verhindern, dass
sich das metallische, zylindrische Element tief in die Montagebohrung
und in das Innere des Zylinderkopfs bewegt.
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Vorzugsweise
wird das Bewegungsverhinderungsmittel implementiert, indem der Bohrungsdurchmesser
des blinden Endteils der Montagebohrung kleiner gemacht wird als
ein Außendurchmesser eines
Teils mit großem
Durchmesser mit einem relativ großen Durchmesser, der auf einer
Seite in Richtung des Hinterendes in Bezug auf die zum Vorderende
orientierte Stirnfläche
liegt.
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Vorzugsweise
wird das Bewegungsverhinderungsmittel implementiert, indem ein Durchmesser der
Montagebohrung, wie an einer Stelle gemessen, die tiefer liegt als
der blinde Endteil, kleiner gemacht wird als ein Außendurchmesser
eines Teils mit großem
Durchmesser mit einem relativ großen Durchmesser, der auf einer
Seite in Richtung des Hinterendes in Bezug auf die zum Vorderende
orientierte Stirnfläche
liegt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun nur beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen gilt:
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1 ist
eine vordere Längsansicht
teilweise im Schnitt, die ein erstes Ausführungsbeispiel einer Glühkerze gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht,
die wesentliche Teile von 1 zeigt;
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3 ist
eine erläuternde
Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Glühkerze von 1 an
einem Zylinderkopf montiert ist;
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht,
die wesentliche Teile von 3 zeigt;
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5 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die eine verbesserte Variation des in 2 gezeigten ersten
Ausführungsbeispiels
zeigt;
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6 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Glühkerze
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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7 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die ein drittes Ausführungsbeispiel
einer Glühkerze
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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8 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die ein viertes Ausführungsbeispiel
einer Glühkerze
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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9 ist
ein vorderer Längsschnitt,
der eine herkömmliche
Glühkerze
zeigt;
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10 ist
eine erläuternde
Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Glühkerze von 9 an
einem Zylinderkopf montiert ist; und
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11 ist
eine vergrößerte Ansicht,
die wesentliche Teile von 10 zeigt.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird als nächstes im Einzelnen mit Bezug
auf 1 bis 4 beschrieben. In den Zeichnungen
bedeutet die Bezugsziffer 1 eine Keramikglühkerze.
Die Keramikglühkerze 1 ist
in der folgenden Weise konfiguriert: eine rundstabartige (säulenförmige) Keramikheizvorrichtung 2 ist
locker in das Innere (eine zylindrische Bohrung) eines röhrenförmigen,
metallischen, zylindrischen Elements 3 derart eingesetzt,
dass ein Vorderende 2a von einem Vorderende 3a eines
metallischen, zylindrischen Elements (kann nachstehend lediglich
als zylindrisches Element bezeichnet werden) 3 vorsteht
und ein Hinterende 2c von einem Hinterende 3c des
zylindrischen Elements 3 vorsteht; und ein Hartlötmetall
ist zur Befestigung der zwei Komponenten dazwischen eingefügt. Die
Keramikheizvorrichtung 2 ist derart konfiguriert, dass
ein nicht dargestelltes Heizelement in ein Keramiksubstrat eingebettet
ist, das aus Siliziumnitrid gebildet ist. Wenn ein Strom an das
Heizelement angelegt wird, das mit Elektrizitätszuführungsleitungen 15 und 16 verbunden
ist, erzeugt das Heizelement Wärme
durch Widerstand.
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Das
metallische, zylindrische Element 3, in dem die Keramikheizvorrichtung 2 fest
angeordnet ist, wird beispielsweise in einen diametral verkleinerten,
geraden, röhrenförmigen,
zylindrischen Teil 7 eines abgestuften, metallischen, zylindrischen
Kerzenkörpers 4 eingepresst,
wie in 1 gezeigt, wobei der Teil 7 auf der Seite
in Richtung eines Vorderendes 4a liegt, so dass ein Teil
des zylindrischen Elements 3, der auf der Seite in Richtung
des Vorderendes 3a liegt, vom Vorderende 4a des
zylindrischen Teils 7 vorsteht. Das Vorderende 4a des
zylindrischen Teils 7, das ein Vorderende des Kerzenkörpers 4 ist,
ist steil nach unten verjüngt.
Der Körper 4 umfasst
einen Gewindeteil 6, der an der äußeren Umfangsoberfläche eines
Zwischenteils davon, der sich entlang der Achse G erstreckt, ausgebildet
ist. Der Körper 4 wird
an einem Zylinderkopf derart montiert, dass der Gewindeteil 6 davon
in einen Gewindeteil einer Montagebohrung geschraubt wird, die im
Zylinderkopf ausgebildet ist. Diese Konfiguration ist ähnlich zu
jener einer herkömmlichen
Glühkerze.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist ein Teil (ein Teil mit kleinem Durchmesser) 23 des
zylindrischen Elements 3, der vom Vorderende 4a des
Kerzenkörpers 4 vorsteht,
im Außendurchmesser
kleiner als ein Teil (ein Teil mit großem Durchmesser) 33,
der fest innerhalb des Kerzenkörpers 4 angeordnet
ist und zum Teil 23 konzentrisch ist; insbesondere ist
der Außendurchmesser
D2 des Teils 23 kleiner als der Außendurchmesser D1 des Teils 33.
Eine ringförmige,
zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t ist in einem
Durchmesserübergangsbereich
ausgebildet, in dem sich der Außendurchmesser
zwischen den Außendurchmessern
D2 und D1 ändert.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t in derselben
Weise wie das Vorderende 4a des zylindrischen Teils 7 verjüngt, wobei
die zwei Stirnflächen 3t und 4a eine
einzelne Verjüngungsoberfläche bilden.
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Das
heißt,
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die ringförmige,
zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t, die im Durchmesserübergangsbereich des
metallischen, zylindrischen Elements 3 ausgebildet ist,
in der Richtung der Achse G der Keramikheizvorrichtung 2 ausgerichtet,
wobei das Vorderende 4a des Kerzenkörpers 4 in Form einer
Verjüngungsoberfläche vorliegt.
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Als
bessere Variation kann die ringförmige, zum
Vorderende orientierte Stirnfläche 3t innerhalb des
Kerzenkörpers 4 angeordnet
sein, das heißt
die zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t ist vorzugsweise
vom Vorderende des Kerzenkörpers
in Richtung des Hinterendes verschoben. Bevorzugter kann die ringförmige, zum
Vorderende orientierte Stirnfläche 3t innerhalb
des verjüngten
Vorderendes 4a des Kerzenkörpers 4 angeordnet
sein, wie in 5 gezeigt. Deshalb kann eine
solche Struktur eine Druckkonzentration am Vorderende der zum Vorderende orientierten
Stirnfläche 3t verhindern.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
besitzt beachtenswerterweise der Teil 33 mit großem Durchmesser,
der auf der Seite in Richtung des Hinterendes in Bezug auf die zum
Vorderende orientierte Stirnfläche 3t liegt
und einen relativ großen
Durchmesser aufweist, einen Außendurchmesser
D1 von 6 mm; und der Teil 23 mit kleinem Durchmesser, der auf
der Seite in Richtung des Vorderendes in Bezug auf die zum Vorderende
orientierte Stirnfläche 3t liegt und
einen relativ kleinen Durchmesser aufweist, besitzt einen Außendurchmesser
D2 von 5 mm. Die Differenz zwischen D1 und D2 ist 1 mm.
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Das
zylindrische Element 3 im vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird aus SUS430 ausgebildet, das durch JIS G 4308 (1981) definiert
ist, und wird mit der Keramikheizvorrichtung 2 in der folgenden
Weise verbunden. Die Keramikheizvorrichtung 2 wird locker in
das zylindrische Element 3 eingefügt und ein geschmolzenes Hartlötmetall
(nicht dargestellt) wird in den Spalt dazwischen gegossen. Die Wärmeausdehnung
des zylindrischen Elements 3, die durch das gegossene,
geschmolzene Hartlötmetall
induziert wird, und die Kontraktion des zylindrischen Elements 3,
die durch Kühlen
induziert wird, werden zum hermetischen Befestigen der Keramikheizvorrichtung 2 im zylindrischen
Element 3 durch eine Quetschwirkung des zylindrischen Elements 3 verwendet.
Der Körper 4 wird
aus einem Stahl äquivalent
zu S40C ausgebildet, der in JIS G 4051 (1979) definiert ist, wie
z. B. STKM16, der durch JIS G 3445 (1983) definiert ist. Der Teil 33 mit
großem
Durchmesser, der auf der Seite in Richtung des Hinterendes des zylindrischen
Elements 3 liegt, das mit der Keramikheizvorrichtung 2 vereinigt
ist, wird mit einer Presssitztoleranz von 10 μm (wie diametral gemessen) in
den zylindrischen Teil 7 des Körpers 4 eingepresst,
bis die zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t, die im Durchmesserübergangsbereich
davon ausgebildet ist, auf die Verjüngung des Vorderendes 4a des
Körpers 4 ausgerichtet
ist, so dass er dadurch an der inneren Umfangsoberfläche des
zylindrischen Teils 7 befestigt wird.
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Wie
in 3 gezeigt, wird die so konfigurierte Glühkerze 1 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
an einem Zylinderkopf 101 eines Dieselmotors über den
Gewindeteil 6, der an der äußeren Umfangsoberfläche des
Körpers 2 ausgebildet
ist, montiert. Wie in 3 gezeigt, weist der Zylinderkopf 101 die
Glühkerzen-Montagebohrung 104 auf,
die darin in einer solchen Weise ausgebildet ist, dass sie sich durch
diesen zur Vorkammer 103 erstreckt. Die Glühkerze 1 wird
von ihrem Vorderende in die Montagebohrung 104 eingesetzt
und mit dem Gewindeteil 105 der Montagebohrung 104 über den
Gewindeteil 6, der an der äußeren Umfangsoberfläche des
Körpers 4 ausgebildet
ist, in Schraubeneingriff gebracht, so dass sie dadurch montiert
wird. Um diese Montage zu erreichen, wird das folgende Strukturmerkmal
verwendet.
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Die
Montagebohrung 104 besitzt den Gewindeteil 105,
in den der Gewindeteil 6 des Körpers 4 geschraubt
werden kann. Wie in 4 gezeigt, besitzt an einer
Stelle, die tiefer liegt als der Gewindeteil 105, die Montagebohrung 104 eine
zylindrische Bohrung 106, in die der zylindrische Teil 7,
der auf der Seite in Richtung des Vorderendes 4a liegt,
des Körpers 4 locker
eingefügt
werden kann. An einer tiefen Stelle besitzt die zylindrische Bohrung 106 einen
blinden Endteil 107, dessen Bohrungsdurchmesser kleiner
ist als der Gewindedurchmesser des Gewindeteils 105 und
der die Form einer ringförmigen
verjüngten
Sitzfläche
annimmt. Der blinde Endteil 107 ist in derselben Weise
verjüngt
wie das Körpervorderende 4a und
die zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t des zylindrischen
Elements 3, wodurch ermöglicht wird,
dass das Vorderende 4a und die zum Vorderende orientierte
Stirnfläche 3t an
demselben anliegen. An einer Stelle, die tiefer liegt als der blinde
Endteil 107 ist eine zylindrische kleine Bohrung 108 konzentrisch
zur zylindrischen Bohrung 106 ausgebildet. Die zylindrische
kleine Bohrung 108 besitzt einen Durchmesser D3, der kleiner
als der Durchmesser der zylindrischen Bohrung 106 und geringfügig größer als der
Außendurchmesser
D2 des Teils 23 des zylindrischen Elements 3 mit
kleinem Durchmesser ist. Der Durchmesser D3 der zylindrischen kleinen
Bohrung 108 ist auf etwa 5,8 mm festgelegt, der kleiner
als der Außendurchmesser
D1 des Teils 33 des zylindrischen Elements 3 mit
großem
Durchmesser und größer als
der Außendurchmesser
D2 des Teils 23 mit kleinem Durchmesser ist.
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Die
Glühkerze 1 wird
von ihrem Vorderende 2a in die Montagebohrung 104 eingesetzt.
Der an der äußeren Umfangsoberfläche des
Körpers 4 ausgebildete
Gewindeteil 6 wird in den Gewindeteil 105 der Montagebohrung 104 geschraubt,
wodurch die Glühkerze 1 in
der Montagebohrung 104 montiert wird. Wie aus den vorstehend
beschriebenen Maßbeziehungen
scheinbar verständlich
ist, liegen zu diesem Zeitpunkt das Vorderende 4a des zylindrischen
Teils 7 des Körpers 4 und
die zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t des zylindrischen
Elements 3 am blinden Endteil 107, der an einer
tiefen Stelle der zylindrischen Bohrung 106 liegt, an und
werden gegen diesen gepresst. In dieser Weise wird die Glühkerze 1 am
Zylinderkopf 101 montiert, während gegen den Zylinderkopf 101 abgedichtet
wird. Gleichzeitig dient der blinde Endteil 107, der innerhalb
der Montagebohrung 104 vorgesehen ist, als Bewegungsverhinderungsmittel
zum Verhindern der Bewegung des metallischen, zylindrischen Elements 3 in
den Zylinderkopf 101.
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Wie
vorstehend beschrieben, wird gemäß der Montagestruktur
der vorliegenden Erfindung die zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t des
zylindrischen Elements 3 am blinden Endteil 107 derart
angeordnet, dass eine weitere Bewegung in Richtung des Glühkerzenvorderendes
verhindert wird; d. h. der Eintritt in die Vorkammer 103 wird
verhindert. Folglich kann die Glühkerzen-Montagestruktur
derart sein, dass, selbst wenn die Befestigung des zylindrischen Elements 3 und
des Körpers 4 locker
wird, das zylindrische Element 3 nicht in die Vorkammer 103 eintritt (fällt).
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Wie
scheinbar verständlich
ist, kann die vorliegende Erfindung den schlimmsten Fall, in dem
das zylindrische Element 3 in die Vorkammer 103 fällt, zuverlässig verhindern
und kann folglich die Befestigung durch Einpressen verwirklichen,
dessen untere Toleranzgrenze niedrig festgelegt wird. Daher kann das
zylindrische Element, an dem die Heizvorrichtung fest angebracht
ist, ohne Verwendung von beschwerlichem Hartlöten fest am Körper angebracht werden,
wodurch die Kosten einer Glühkerze
verringert werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel
begrenzt, sondern kann, wie geeignet, durch Modifikation der Konstruktion
verkörpert
werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Wie durch
ein zweites Ausführungsbeispiel,
das in 6 gezeigt ist, dargestellt, kann das Vorderende 4a des Körpers 4 beispielsweise
die Form einer zur Achse G senkrechten Ebene annehmen und die zum
Vorderende orientierte Stirnfläche 3t,
die im Durchmesserübergangsbereich
des zylindrischen Elements 3 ausgebildet ist, kann auch
die Form einer zur Achse G senkrechten Ebene annehmen. Wie in 6 gezeigt, kann
der blinde Endteil 107 einer in einem Zylinderkopf ausgebildeten
Montagebohrung auch die Form einer Ebene annehmen, so dass das Vorderende 4a des
Körpers 4 und
die zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t des metallischen,
zylindrischen Elements 3 gegen den blinden Endteil 107 gepresst
werden können,
während
sie aufeinander ausgerichtet werden. Das in 6 gezeigte
zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich vom vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
beachtenswerterweise nur im vorstehend beschriebenen Strukturmerkmal. Daher
werden Teile, die zu jenen in 1 bis 4 ähnlich sind,
mit gemeinsamen Bezugsziffern bezeichnet und auf eine wiederholte
Beschreibung derselben wird verzichtet. Dies gilt auch für nachstehend zu
beschreibende Ausführungsbeispiele.
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Die
in 6 gezeigte Glühkerze
kann derart konfiguriert sein, dass wie im Fall eines in 7 gezeigten
dritten Ausführungsbeispiels
der blinde Endteil 107 der Montagebohrung verjüngt ist,
wie vorstehend in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
In dieser Montagestruktur wird in einem normalen Zustand die zum
Vorderende orientierte Stirnfläche 3t des
zylindrischen Elements 3 nicht gegen den blinden Endteil 107 gepresst.
Wenn infolge der Lockerung an einer Verbindung zwischen dem Körper 4 und
dem zylindrischen Element 3 die zum Vorderende orientierte
Stirnfläche 3t des
zylindrischen Elements 3 sich zum blinden Endteil 107 bewegt,
wird eine weitere Bewegung in Richtung des Glühkerzenvorderendes verhindert,
wodurch der Eintritt in das Innere des Zylinderkopfs verhindert
wird.
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Wie
aus der Montagestruktur von 7 verständlich ist,
kann die Montagestruktur derart sein, dass wie im Fall eines in 8 gezeigten
vierten Ausführungsbeispiels
die zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t des zylindrischen
Elements 3 vor dem Vorderende 4a des Körpers 4 in
Richtung des Glühkerzenvorderendes
in der Richtung der Achse G liegt. Gemäß der Montagestruktur des vierten
Ausführungsbeispiels
wird das Vorderende 4a des Körpers 4 gegen den
blinden Endteil 107 gepresst, wohingegen die zum Vorderende
orientierte Stirnfläche 3t des
zylindrischen Elements 3 tiefer liegt als der blinde Endteil 107 und
innerhalb einer Zwischenbohrung 109 angeordnet ist, deren
Durchmesser D4 größer ist
als der Außendurchmesser
D1 des Teils 33 des zylindrischen Elements 3 mit
großem
Durchmesser. Der Durchmesser D5 eines tiefen Teils der Zwischenbohrung 109 ist
kleiner festgelegt als der Außendurchmesser
D1 des Teils 33 des zylindrischen Elements 3 mit
großem
Durchmesser. Folglich ist die zum Hinterende orientierte Stirnfläche 110 an
einer tiefen Stelle der Zwischenbohrung 109 ausgebildet und
dient als Bewegungsverhinderungsmittel zum Verhindern, dass sich
die zum Vorderende orientierte Stirnfläche 3t tief bewegt.
In 8 wird in einem normalen Zustand die zum Vorderende
orientierte Stirnfläche 3t des
zylindrischen Elements 3 nicht gegen die zum Hinterende
orientierte Stirnfläche 110 gepresst.
Wenn infolge der Lockerung an einer Verbindung zwischen dem Körper 4 und
dem zylindrischen Element 3 die zum Vorderende orientierte
Stirnfläche 3t des
zylindrischen Elements 3 sich zur zum Hinterende orientierten
Stirnfläche 110 bewegt,
wird eine weitere Bewegung in Richtung des Glühkerzenvorderendes verhindert.
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Das
heißt,
die Struktur zum Montieren einer Keramikglühkerze an einem Zylinderkopf
der vorliegenden Erfindung kann derart sein, dass ein Bewegungsverhinderungsmittel
zum Verhindern, dass sich die zum Vorderende orientierte Stirnfläche eines
metallischen, zylindrischen Elements tief in die Montagebohrung
bewegt, in der Montagebohrung vorgesehen ist, um zu verhindern,
dass sich das metallische, zylindrische Element tief in die Montagebohrung
und dann in das Innere des Zylinderkopfs bewegt.
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Die
obigen Ausführungsbeispiele
sind beschrieben, während
ein Presssitz des mit der Heizvorrichtung vereinigten zylindrischen
Elements in den Körper
erwähnt
ist. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch derart verkörpert werden,
dass ein metallisches, zylindrisches Element fest innerhalb eines
metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers über ein Hartlötmetall
angeordnet wird. Eine solche Befestigung kann beachtenswerterweise
in der folgenden Weise bewirkt werden. Ein mit einer Keramikheizvorrichtung
verbundenes zylindrisches Element wird locker in einen zylindrischen
Teil eines Körpers
eingefügt.
Dann wird ein erhitztes, geschmolzenes Hartlötmetall (z. B. ein Silberhartlötmetall)
in den Spalt dazwischen gegossen, gefolgt von Abkühlung zur
Verfestigung.
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Wie
aus der obigen Beschreibung scheinbar verständlich ist, stellen der Zylinderkopf
und die Glühkerze
der vorliegenden Erfindung leicht eine Glühkerzen-Montagestruktur derart
bereit, dass, selbst wenn eine Lockerung an einer Verbindung zwischen
einem Körper
und einem zylindrischen Element entsteht, nachdem die Glühkerze an
einem Zylinderkopf montiert ist, eine Anordnung, die aus dem zylindrischen
Element und einer Keramikheizvorrichtung besteht, am Abfallen vom
Körper
und am Eintritt in einen Motor (Vorkammer) gehindert wird. Eine
solche Montagestruktur verhindert ungeachtet eines Mittels zur Verbindung
des Körpers
und des zylindrischen Elements zuverlässig, dass eine Anordnung, die
aus einem zylindrischen Element und einer Heizvorrichtung besteht,
von einem Körper
abfällt
und in einen Motor (Vorkammer) eintritt.
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Bezugsziffern
werden zum Identifizieren von Elementen, die in den Zeichnungen
gezeigt sind, wie folgt verwendet:
-
- 1
- Keramikglühkerze
- 2
- Keramikheizvorrichtung
- 2a
- Heizvorrichtungsende
- 3
- Metallisches,
zylindrisches Element
- 3a
- Vorderende
des metallischen, zylindrischen Elements
- 3t
- Zum
Vorderende orientierte Stirnfläche
des metallischen, zylindrischen Elements
- 4
- Metallischer,
zylindrischer Kerzenkörper
- 4a
- Vorderende
des metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers
- 6
- Gewindeteil,
der an der äußeren Umfangsoberfläche des
metallischen, zylindrischen Kerzenkörpers ausgebildet ist
- 100
- Zylinder
- 101
- Zylinderkopf
- 103
- Vorkammer
- 104
- Montagebohrung
- 105
- Gewindeteil
der Montagebohrung
- 107
- Blinder
Endteil (Bewegungsverhinderungsmittel)
- 110
- Zum
Hinterende orientierte Stirnfläche
(Bewegungsverhinderungsmittel)
- D1
- Außendurchmesser
des Teils des metallischen, zylindrischen Elements mit großem Durchmesser
- D2
- Außendurchmesser
des Teils des metallischen, zylindrischen Elements mit kleinem Durchmesser
- D3
- Bohrungsdurchmesser
des blinden Endteils in der Montagebohrung
- D4
- Durchmesser
des Teils der Montagebohrung, der tiefer liegt als der blinde Endteil
- G
- Achse
der Keramikheizvorrichtung