DEP0056048DA

DEP0056048DA - Spark plug with ceramic insulator

Info

Publication number: DEP0056048DA
Authority: DE
Inventors: Otto Stuttgart-Zuffenhausen Beesch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Publication date: 1951-02-22

Description

>tich.vorts Xittlose Abdichtung der Mittelelektrode> tich.vorts Xittless sealing of the center electrode

lüc/to 5336 21.9*1949lüc / to 5336 9/21 * 1949

Anlage zur Patent» Anmeldung ρ &(p O Annex to the patent »Application ρ & (p O

Robert Bosch G.m.b.H_ei Stuttgart-»!*, ^orststraße 9Robert Bosch GmbH _ei Stuttgart - »! *, ^ Orststrasse 9

Zündkerze mit keramischem Isolierkörper, Spark plug with ceramic insulator ,

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze und ein iOrti2u.ng0verfs.hren für Zündkerzen mit keramischem Isolierkörper und mindestens einer lSlektrode (S!ittelelektrode)_e die von der Kopfseite des Isolierkörpers her in eine Längsbohrung desselben eingesetzt und mindestens auf der Kopfseite gasdicht mit dem Isolierkörper verbunden ist und die in der IVuhe des Isolierkörperfußes eine konische Schulter aufweist, welche einer Gegenechulter in der Län^sbohrung des Isolierkörpers gegenüberliegt«The invention relates to a spark plug and a iOrti2u.ng0verfs.hren for spark plugs having a ceramic insulating body and at least one lSlektrode (S! Ittelelektrode) _e is the use thereof in a longitudinal bore of the head side of the insulating forth and at least a gas-tight on the head side is connected to the insulating and which in the rest of the insulator base has a conical shoulder which is opposite a counter shoulder in the longitudinal bore of the insulator "

Bei einer bekannten Zündkerzenbnuart dieser Art besteht die Kittel» elektrode aus mehreren Teilen verschiedenen Merkstoffes<> Das aus dem FuS des Isolierkörpers herausredende Ende der Eittelelektrode wird dabei zuerst in die Längsbohrung des Isolierkörpers von der Kopfseite her eingesteckt^ bis es mit einer Schulter auf der Gegensöhulter der Isolierkörpsrlängsbohrung aufliegt» Dann wird, ebenfalls von der Kopfseite h.<§T₉ ein schmelzbares Bolzenstück eingeführt und daran anschlieseend gosehisolsen? so dass es sich mit dem fußseitijen Enddtlidk verbindet und einen Abschnitt der i&ngsborhung gut ausfüllt. Nach dem ,ibkuhlen dieses Zwischenstücks wird als zweites Zwischenstück ein Itetallbolzen mit Spiel eingesetzt und der Spielspalt mit Graphit ausgefällte ochlieSlioh wird de? kopfseitige Bndteil der Mitte!elektrode in di® Bohrung eingeschraubt und giß ichzeitig darinIn a known type of spark plug of this type, the smock electrode consists of several parts of different materials the longitudinal hole of the insulating body rests »Then, also from the head side h. <§T _9, a fusible piece of bolt is inserted and then gosehisolsen? so that it connects with the Fußseitijen Enddtlidk and fills a section of the i & ngsborhung well. After cooling this intermediate piece, a metal bolt with play is inserted as the second intermediate piece and the clearance gap, which is precipitated with graphite, is then de? head end of the middle part of the electrode screwed into the di® hole and poured into it

Dieser Auf« und Einbau der Ütüttelel'ektrode ist sehr teuer und daher unwirtschaftlich, Ausserdem besteht dabei die Gefahr? dass die ichul·*»This assembly and installation of the shaking electrode is very expensive and therefore uneconomical. In addition, there is the danger? that the ichul · * »

ter des fußseitigen Bnd-tiickes der ϊ/dttelelektrode bei starker .Värme beanspruchung der Kerze im Betrieb gegen ihre Gegenschulter drückt u dabei den Isolierstein sprengt.ter of the foot-side band-part of the ϊ / middle electrode in the case of strong heat Stress on the candle during operation presses against its opposite shoulder and bursts the insulating stone.

Ferner sind Ziindkerzen bekannt * bei denen die !.".ittelelektrode von der Fußseite des Isolierkörpers her in diesen eingesetzt ist und siemit einer in der 3ähe ihre3 unteren iindes vorgesehenen konischen ochulter gegen eine entsprechende Gegenschulter am Isolijrkörper anlegt. Hierdurch soll die Abdichtung zwischen Elektrode und Isolierkörper bewirkt werden, jedoch ist e-sjdabei erforderlich, dass am Kopfer.de der lose im Isolierkörpor geführten Slektrode eine Federkraft angreift,welche die komischen Schultern auch dann fest gegeneimmderpreout, wenn sich durch die im Betrieb auftretende ürtfärmun, die :.:ittelelektrode stärker ausdehnt als der Isolierkörper. Die Kerzen dieser Art sind wegen der erforderlichen Anordnung der Feder nicht nur νerhältnismässig teuer₉ sonoern auch bei den hohen Betriebsbeaiispruchungen praktisch unbrauchbar, da die Federspannung bei den im Betrieb auftretenden hohen Temperaturen bald nachlässt, wodurch die Ä-erze undicht wird.Furthermore, spark plugs are known * in which the central electrode is inserted into it from the bottom of the insulating body and with a conical shoulder provided in the vicinity of its bottom against a corresponding counter shoulder on the insulating body Insulating body can be produced, but it is necessary that the slektrode loosely guided in the insulating body acts on a spring force on the Kopfer.de, which the strange shoulders also then firmly againsteimmderpreout when the ürtfärmun occurring during operation, the:.: Central electrode stronger Due to the necessary arrangement of the spring, candles of this type are not only relatively expensive ₉ but also practically unusable under the high operating loads, since the spring tension soon subsides at the high temperatures that occur during operation, which causes the core to leak .

«egen ihrer angegebenen Mängel haben diese bekannten Xerzenbauartea keine Verbreitung gefunden*«Because of their specified shortcomings, these well-known Xerzenbauartea have not found widespread use *

In der fraxis werden vielmehr in der Regel Zündkerzen verwendet, bei denen die aus zwei itetallstiften zusammengesetzte Mttelelektrode voi der Kopfseite des Isoliersteins her als vorgeferti ter Teil in die Längsbohrung des dteins eingesetzt, z.B. eingeschraubt, und dabei gleichzeitig über die gn ze Länge dieser Bohrung eingekittet wird. Der fußseitige Abschnitt der ;:ittelelektrode ist dabei zylindrisch . und erstreckt sich, ohne eine Schulter oder einen Absatz aufzuweisen mindestens|uber die Hälfte der jteinlänge. Die Herstellung dieser handelsüblichen Zündkerzen ist verhältnismässig einfach. Auch die Ab® dichtung zwischen Xittelelektrode und Isolierkörper ist hierbei ausreichend. Indessen besteht nach der Wachteil₀ dass sich bei der Fertigung dieser Kerzen erhebliche Streuungen der «Vlrmewerte der einzelnen Kerzen.untereinander ergeben* wenn nichtb©sondere ₉ die Fertigung vet teuer ie Vorkehrungen getroffen werden₉ diese otreuungei in vcrnünfti 'e*n (}Milizen zu halten_e In the fraxis rather spark plugs of the head side of the insulating block, for example, are usually used in which the itetallstiften of two composite Mttelelektrode voi dteins used here as vorgeferti ter part in the longitudinal bore of the screwed and thereby cemented simultaneously over the gn ze length of bore will. The foot-side section of the central electrode is cylindrical. and extends, without having a shoulder or a heel, for at least half the length of the junction. The manufacture of these commercially available spark plugs is relatively simple. The seal between the Xittelelectrode and the insulating body is also sufficient here. In the meantime, according to the guard part _0, there is considerable scattering of the insulation values of the individual candles among one another in the manufacture of these candles * if not special ₉ the production is expensive and the precautions are taken ₉ this diversion in reasonable (} militias to hold _e

Die unzulässig hohen Streuvserte riihren davon her» dass sich die Län^sbohrungen injden aus keramischen .Massen hergestellten Isolierkörpern im Durchmesser nicht ohne erhebliche Toleranzschwankungen herstellen lassen» Bei der Herstellung der Mittelelektroden können fein® Durchmessertoleranzen ohne nennenswerten Aufwand leicht eingehalten werden. Infolge der verhHltnismässig ^rossen Abweichungen der Durchmesser der Lan sbohrung im Isolierkörper fällt der .Spalt zwischen der Llittelelektrode und der .".a^d der Längsbohrung bei den Kerzen verschieden breit aus. Dieser Spalt wird zwar beim Hinsetzen der Ilittelelektrode in den Isolierkörper durch Kitt auagifillt. üie unterschiedliche Stärke der Kittschicht veränä ert aber die .V>rmeabei 2a~ssvGrh£ltniiJse zwischen riittelelektrode und Isolierkörper und damit auch die ,Virmewerte der einzelnen Kerzen untereinander recht wese tlich. t'.an hat diesem Mangel abgeholfen_f indem man die Isolierkörper n'Ch den Durohmessern ihrer Längsbohrungen in mehrere Gruppea sortierte und der Anzahl dieser Gruppen entsprechend Mittelelektro» den mit verschioder.cn Aussendurchmessern herstellte. Auf diese .'/eise konnte die Paarung von Isolierkörpern und Mittelelektroden derart durchgeführt werden» da@s beim Zusammenbau der Paare die erwähnten opaltbreiten weitgehend übereinstimmten« «)ie dabei notwendige Vcrmessun^s- und Sortierarbeit sowie die Herstellung und La erhaltung verschiedener! mit dem blossen Auge ohne zusätzliche Sonde^maßnahmen nicht voneinander zu unterscheidender Mittelelektroden@ sind nicht nur Anlass von Fehlsrquellen und A/i stand en § sondern verteuern auch dieThe inadmissibly high scatter values result from the fact that the longitudinal bores in the insulating bodies made of ceramic masses cannot be produced in diameter without considerable tolerance fluctuations. As a result of the relatively large deviations in the diameter of the hole in the insulating body, the gap between the central electrode and the longitudinal hole in the candles varies in width auagifillt. üie different thickness of the cement layer ert veränä but the .V> rmeabei 2a ~ ssvGrh £ ltniiJse between riittelelektrode and insulating body and thus the, Virmewerte the individual candles each other quite Wese tlich. t'.an has this lack _f remedied by the Insulating bodies were sorted into several groups according to the diameter of their longitudinal bores and, according to the number of these groups, they produced central electrodes with different outside diameters of the pairs, the mentioned opal widths largely matched "") ie necessary extensive measurement and sorting work as well as the manufacture and maintenance of various! with the naked eye without an additional probe ^ measures indistinguishable from one another center electrodes @ are not only a cause of sources of error and A / i stand en § but also make them more expensive

Die Aufgabe_f deren Lösung die JSrfindung anstrebt₉ besteht nun vornehmlich darint Zündkerzen derjgingangs erwähnten. Art mit praktisch weitgehend gleichen .Värmevmrten in Kasseferti rung mit leicht er» reichbaren Abmessungetoleranzen der Einzelteile» jedoch ohne umstand liehen zusätzlichen Arbeits-» Zeit-p oder Lageraufwand herzustellen.The task _for the solution of which the JSrfindung seeks ₉ consists primarily in spark plugs of the above mentioned. Kind with practically largely the same .Värmevmrten in cash production with easily achievable dimensional tolerances of the individual parts »but without any additional labor» time p or storage expenditure.

der Erfindung lässt sich dieses ,Ziel dadurch erreichen, daß der fußseitige Abschnitt der ^itteltlektrode» der sich an den im Isolierkörper befestigten Abschnitt anechliesst^derart frei durch die Läng®b@»wig hindurchra^t_$ dass zwischen seiner konischen Schul-of the invention can be this, reach target characterized in that the foot-side section of the ^ itteltlektrode "which is located at the fastened portion in the insulating body in such a way ^ anechliesst freely through the Läng®b @» wig hindurchra ^ t _$ that between its conical school

ter und der Ge gen schult er aia Fußende jener Bohrung fcei allen 3etri :bszuständen der Kerze ein feiner Irosselspalt verbleibt_s der das 3ir.dringen heisour Gase in den Haue zwischen Bohrun^swand und dem fußoeitigen Abschnitt der I.'.ittelelektrode mindestens bei b etri;bs» warraer Kerze verhindert.gen ter and Ge he trains aia foot end of that bore FCEI all 3etri.:. bszuständen the candle remains a fine Irosselspalt _s of the 3ir.dringen heisour gases into the prepared holes, between pick ^ SWAND fußoeitigen and the portion of I 'at least ittelelektrode b etri; bs »warra candle prevented.

Zur Herstellung der Zündkerzen genäss der ,Orfindung kar.n nyoh einem we'.teren Jrfindunjs^edanken in vorteilhafter weise ein Ferti>-jungs» verfuhren angewendet werden,welches darin besteht_s dass die Xittelelektrode in zwei getrennten, zuvor an ihren späteren üerühruiv-sflachen für eine Verlötung vorbereiteten Teilen in den Isolierkörper eingesetzt und der kopfeeiti^e Mittelelektrodeivfceil dabei gasdicht im Isolierkörper befestigt wird, w or af der fußseitigc Llitteleleklroder.teil duroh Minwirkun_f3 aaf sein äusseres Snde mitia-eiiior komischen Schulter fost ;jegen die 3ege»"iSChulter im Isolierkörper gezogen wird und die beiden Teile der iuittelelektrode zweckmäsei^ durch Hochfre« quenzerviärniung miteinander verlötet werden»To produce the spark of genäss, Orfindung kar.n nyoh a we'.teren Jrfindunjs ^ edanken advantageously, a Ferti> -jungs "seduce be applied, which consists _s that Xittelelektrode in two separate, previously later at their üerühruiv- sflachen used for soldering parts prepared in the insulating body and the kopfeeiti ^ e Mittelelektrodeivfceil thereby gas-tight manner is fastened in the insulating body, or w af the fußseitigc Llitteleleklroder.teil duroh Minwirkun _f 3 AAF its exterior sin Mitia-eiiior comic shoulder Fost; Jegen the 3ege ""The shoulder is drawn in the insulating body and the two parts of the central electrode are suitably soldered to one another by high-frequency welding"

,Veitere i.lerkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Armprlichen zu entnehmen.Further features of the invention can be found in the following description and in the notes.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Auüführungsbeispiele des Brfindese 2s zeijttThe drawing illustrates two examples of the Brfindese 2s zeijtt

Fig« 1 das erste Beispiel im Längsschnitt durch d er. Isolierkörper einer Zündkerze mit eingesetzter !.'.ittelelektrode undFig «1 the first example in a longitudinal section through the. Insulating body of a spark plug with inserted!. '. Central electrode and

Fig. 2 das zweite Ausführungsbeispiel im vergrösserten Längsschnitt durch das uiitere Ende eines Isolierkörpers.2 shows the second exemplary embodiment in an enlarged longitudinal section through the outer end of an insulating body.

Der Isolierkörper 1 hat eine .längsbo^ung 2_f deren unterstes Ende im Fuß des Isolierkörpers durch eine konische Schulter 5 verengt ist« Die in die Lä.igsborhufeg 2 eingesetzte ilittelelektrode besteht aus einem Oberteil 4 und einem Unterteil 5» Der Unterteil 5 ruht mit seiner kord.sehen Ausser.ochulter 6 auf der Irinenschulter 3 des Isolierkörpers auf«. Der Oberteil 4 ist in ein Gewinde 7 des Isolier» The insulating body 1 has a .längsbo ^ ung 2 _f whose lower end is narrowed in the foot of the insulating body by a conical shoulder 5 its cord.look except for.ochulter 6 on the Irish shoulder 3 of the insulator «. The upper part 4 is in a thread 7 of the insulation »

körpers eingeschraubt! nachdem ein erhärfbarer Kitt auf das Gewinde aufgestrichen worden ist. Beim Einschrauben des· Oberteils 4 greift eine Län^sbohrung 8 über einen abgesetzten Zapfen 9 am oberen .inde tags Klektrodenunterteils 5. In die Bohrung 8 ist ein Lötmittel für die spätere Verbindung der Alektrodenteile 4₉5 eingebracht»screwed in! after a hardenable putty has been applied to the thread. · When screwing in the upper part 4 is a County ^ engages sbohrung 8 via an offset pin 9 at the upper .inde tags Klektrodenunterteils 5. In the bore 8 a solder for the later compound of Alektrodenteile 4 ₉ 5 is introduced "

Vor dem Verlöten der Teile A» 5 wird zunächst dor Elektrodeftteil 5 durch eine anjs-einem aus dem Isolierkörper vorstehenden Ende angreifende Kraft nach unten gezoger»* so dasa die konischen ,Schultern 3 ua 6 fest aufeinander liegen. Hierauf wird das Lot an der Verbindung stelle Q₉ 9 beispielsweise durch Hochfrequenzer .ärmung geschmolzen worauf der Strom ausgeschaltet wird. Durch dies© Erwärmung der Mittorelektrode wird gleichzeitig der Dichtungskitt am Gewinde 7 getrocknet« Die Zugbelastung des Sle/ctrodenteiles 5 wird solange aufrecht erhalten_f bis die Lötverbindung fest_f das Lot alao erstarrt ist. Durch die Schrumpfung der i/üttelelektrode beim Abkühlen entsteht zwischenken konischen Schultern 3 und 5 ein feiner Drosselspalt₈ der sich beim Betrieb der Kerze mit zunehmender Erwärmung der Teilzunehmend verengt _f aber nicht satt schliesst_f so dasa eia sprengen des Isolierkörpers verhindert wird»Before the parts A » 5 are soldered, the electrode part 5 is first pulled downwards by a force acting on an end protruding from the insulating body so that the conical shoulders 3 and 6 lie firmly on top of one another. The solder is then melted at the connection point Q ₉ 9, for example by high-frequency heating, whereupon the current is switched off. By the heating of the © Mittorelektrode the lute at the same time the thread 7 dried "The tensile load of the Sle / ctrodenteiles 5 _f is maintained as long until the solder joint determines _f the solder is alao solidifies. Due to the shrinkage of the i / üttelelektrode on cooling produced zwischenken conical shoulders 3 and 5, a fine throttle gap ₈ of the _f but narrows during operation of the candle with increasing heating of the part Increasingly not satisfied _f closes so EIA dasa beyond the insulating body is prevented "

Die konischen Schultern 3 und 6 haben einen spitzen Kegelwinkel» der vorteilhaft kleiner als 60° ist. Hierdurch werden zwei Vorteile erreicht! Der beim Abkühlen der Llittelelektrode entstehende Spalt zwischen den Schultern 3 und 6 bleibt wesentlich kleiner_s als wenn der Kegelwinkel stumpf wäre. Überdies wird die Herstellung der Längsbohrung 2 im Isolierkörper insofern erleichtert ₉ als diese Bohrung durch eine Formnadel beim Herstellen des Isolierkörpers gebildet wird» die sich leichter au© dem roheraPormling herausziehen lässt, wem; der Kegelwinkel möglichst spitz ist_e The conical shoulders 3 and 6 have an acute cone angle »which is advantageously less than 60 °. This has two advantages! The resulting upon cooling of the Llittelelektrode gap between the shoulders 3 and 6 remains substantially smaller than _s if the cone angle would be blunt. In addition, the production of the longitudinal _{bore 2 in the insulating body is made easier 9} as this bore is formed by a shaped needle during the production of the insulating body, which can be pulled out more easily from the raw molding, if; the cone angle is as acute as possible _e

Bei dem Beispiel nach Fig. 2 ist der Spitzenwinkel des Kegels 6 etwas kleiner als der des Kegele 3» Hierdurch wird erreichte dass sich die das Eindringen heiaser Gase in den Spalt zwischen Kittelelektrode und oteinhbohrung verhindernde Drosselstelle mit Sicherheil möglichst nahe am Steinfußend® befindet ₉ so dass die von den heissen Gasen beaufschlagten Flächen des Steins und der Kittelelektrode möglichst klein sind.In the example according to FIG. 2, the tip angle of the cone 6 is slightly smaller than that of the cone 3 »This ensures that the throttle point that prevents hot gases from penetrating into the gap between the smock electrode and the oteinhbohrung is as close as possible to the Steinfußend® ₉ so that the surfaces of the stone and the smock electrode exposed to the hot gases are as small as possible.

Claims

1 "Spark plug with ceramic insulating body and at least one electrode (center electrode) j which is inserted into a longitudinal guide of the same from the head side of the insulating body and is connected to the insulating body in a gastight manner at least on the head side and which has a conical shoulder near the insulating body footg soft one mating shoulder in the longitudinal bore of the insulating body opposite to _t characterized in that the foot-side section of the iiittelelektrode _B d it at the fastened in the insulating portion ^ CONNECTING such freely through the Längßbohrung hindurchrägt _s that zwischea its conical shoulder and the counter shoulder at the foot end; that bore at In all operating states of the candle a fine dross-ice cold remains, which prevents the penetration of hot gases into the space between the bore wall and the foot-side section of the middle electrode mindeotene when the candle is warm »

2 "A process for the production of spark plugs according to claim 1 _f characterized 9 that the lüttelelektrode in two separate _β zuvoi to its subsequent contact surfaces for soldering prepared parts (4 * 5) inserted in the insulating body (1) and the kopfaeitige Xittelelektrodenteil (4) is fastened gas-tight in the insulating body, whereupon the foot-side Tiittelelectrode part (5) by acting on its outer end with its conical shoulder (6) is pulled firmly against the counter shoulder (3) in the insulating body and the two parts (4 * 5) of the ülittelelectrode can be soldered to one another by means of high-frequency heating

3 "Method according to claim 2 _f, characterized ₉ that the tensile effect on the foot-side: middle electrode end is only canceled after the plumbing has stuck"

4. spark plug nuch claim 1 _f characterized ₉ that both dig conical 3ciiulter (6) at the foot-side part (5) ia the Längsborhung (2) of the Iso "" lierkörpers (1) einenjs-tips of the Tiittelelektrode and the counter-shoulder (3) Cone angle has _e

Spark plug according to claim 4; characterized by * that the Zmgehing angle of the two conical ochulterf surfaces (3 * 6) is less than 60 ° «

6. A spark plug according to any of claims 4 or 5 characterized in _t ^ DASB konisahen the shoulders (3 _f 6) different taper "angle have *

7. Spark plug according to claim 6 »characterized in that the cone angle of the shoulder surface (6) on the foot-side central electrode part (5) is slightly more acute than the angular angle of the opposite shoulder surface (3) ο

8. Formation of the two-part center electrode for spark plugs ₉ which are produced according to the method according to claim 1 or 2, characterized in that one of the two lead electrode parts was enclosed in a longitudinal bore of the other

9 »spark plug according to claim 7» characterized in that the _f Lär. ^ Sbohrung in the head-side portion of the I-Littel electrode is "