EP3607623A1 - Zündkerze mit verbesserter dichtheit - Google Patents
Zündkerze mit verbesserter dichtheitInfo
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- EP3607623A1 EP3607623A1 EP18711892.2A EP18711892A EP3607623A1 EP 3607623 A1 EP3607623 A1 EP 3607623A1 EP 18711892 A EP18711892 A EP 18711892A EP 3607623 A1 EP3607623 A1 EP 3607623A1
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- H01T13/00—Sparking plugs
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze, umfassend einen Isolator (2), ein Gehäuse (3), und eine Dichtscheibe (4), die zwischen dem Isolator (2) und dem Gehäuse (3) angeordnet ist, wobei die Dichtscheibe (4) verformbar ist, wobei der Isolator (2) einen ringförmig umlaufenden Absatz (20) aufweist, an welchem die Dichtscheibe (4) anliegt, und wobei der Absatz (20) einen Radius (R1) aufweist, welcher in einem Bereich von 0,20 mm bis 0,60 mm liegt.
Description
Beschreibung
Titel
Zündkerze mit verbesserter Dichtheit Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze mit einer verbesserten
Dichtheit zwischen einem Isolator und einem Gehäuse der Zündkerze. Zündkerze sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen
Ausgestaltungen bekannt. Aufgrund der steigenden Anforderungen von
Herstellern von Brennkraftmaschinen betreffend ein Downsizing von Motoren werden auch kleiner Zündkerzen benötigt. Hierbei geht der Trend weg von Zündkerzen mit einem Außengewinde M14 zu Zündkerzen mit Außengewinde M10 oder M8. Dies erfordert jedoch erhöhte Anforderungen der Zündkerze hinsichtlich Robustheit, Gasdichtheit und Temperaturbeständigkeit. Aus der DE 10 2014 223 752.1 ist eine Zündkerze bekannt, welche eine verbesserte
Verbindung zwischen Isolator und Gehäuse zeigt. Hierbei weist der Isolator an einem Außenumfang eine umlaufende Vertiefung auf, in welche das Gehäuse eingreift. Es wäre jedoch wünschenswert, weitere verbesserte Lösungen hinsichtlich einer Gasdichtheit und Robustheit von Zündkerzen zu haben.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass reduzierte Abmessungen der Zündkerze möglich sind und eine verbesserte Abdichtung der Zündkerze zwischen einem Isolator und einem Gehäuse der Zündkerze möglich sind. Dies wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Zündkerze einen Isolator, ein Gehäuse und eine Dichtscheibe aufweist, welche zwischen dem Isolator und dem Gehäuse der Zündkerze angeordnet ist. Die Dichtscheibe ist verformbar und der Isolator weist ringförmig umlaufend einen Absatz auf, an welchem die
Dichtscheibe anliegt. Der Absatz weist einen Radius R1 auf, welcher in einem Bereich von 0,20 mm bis 0,60 mm liegt. Das Material der Dichtscheibe ist dabei derart gewählt, dass eine Verformbarkeit des Isolators und des Gehäuses geringer ist als eine Verformbarkeit der Dichtscheibe. Dadurch kann bei der Montage eine sichere Verformung der Dichtscheibe ermöglicht werden. Durch die Wahl des kleinen Radius zwischen 0,20 mm bis 0,60 mm kann eine erhöhte hertzsche Flächenpressung während des Montagevorgangs erreicht werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Eine besonders hohe Flächenpressung kann erreicht werden, wenn der Radius am Absatz des Isolators nach außen gerichtet ist. Mit anderen Worten ist der Radius konvex vorgesehen.
Besonders bevorzugt liegt der Radius in einem Bereich von 0,30 mm bis 0,50 mm und beträgt besonders bevorzugt 0,40 mm.
Vorzugsweise weist der Absatz am Isolator eine Bogenlänge in axialer Richtung gesehen in einem Bereich von 20 mm bis 26 mm auf und die Bogenlänge beträgt besonders bevorzugt 23 mm. Auch diese Maßnahme erhöht eine
Flächenpressung zwischen den Fügepartner weiter.
Vorzugsweise ist zwischen dem Isolator und der Dichtscheibe eine hertzsche Flächenpressung von mind. 4500 N/mm2 vorhanden, vorzugsweise mind. 5000 N/mm2. Somit können auch die insbesondere bei kleineren Brennkraftmaschinen auftretenden höheren Drücke sicher abgedichtet werden.
Besonders bevorzugt weist das Gehäuse an einem Kontaktbereich für einen Kontakt mit der Dichtscheibe einen sich verjüngenden Bereich auf. Der sich verjüngende Bereich am Gehäuse ist vorzugsweise konisch. Hierdurch wird während des Fügens erreicht, dass eine sichere Abstützung der Dichtscheibe am Gehäuse möglich ist, so dass eine hohe Flächenpressung während des
Fügeverfahrens möglich ist.
Um eine besonders hohe Dichtheit sicherstellen zu können, kontaktiert die Dichtscheibe im montierten Zustand des Absatz am Isolator vollständig.
Hierdurch liegt die Dichtscheibe an der gesamten Bogenlänge des Absatzes des Isolators an, so dass eine hohe Dichtheit, insbesondere gegenüber hohen Drücken, möglich ist. Weiter bevorzugt kontaktiert die Dichtscheibe im montierten Zustand vollständig den Kontaktbereich am Gehäuse.
Vorzugsweise weist das Gehäuse der Zündkerze M10-Außengewinde oder ein M12-Außengewinde auf.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, umfassend eine Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Figur 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer
erfindungsgemäßen Zündkerze, und
Figur 2 eine vergrößerte Schnittansicht der Zündkerze im Bereich einer
Dichtscheibe zwischen einem Gehäuse und einem Isolator der Zündkerze.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 eine Zündkerze 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, weist die Zündkerze einen Isolator 2 aus einem elektrisch nicht-leitenden Material auf, insbesondere aus Keramik. Ferner weist die Zündkerze ein Gehäuse 3 aus einem Metallmaterial auf. Am Gehäuse 3 ist ein Außengewinde 10 vorgesehen.
Die Zündkerze 1 umfasst ferner eine Mittelelektrode 8 und eine Masseelektrode 9. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen äußeren Dichtring, welcher im montierten Zustand der Zündkerze an einem Zylinderkopf oder dgl. abdichtet.
Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, ist am zum Brennraum gerichteten Ende der Zündkerze, an welchem die Mittelelektrode 8 und die Masseelektrode 9 angeordnet ist, ein Spalt 5 zwischen dem Isolator 2 und dem Gehäuse 3 vorhanden. Über den Spalt 5 können hohe Drücke in das Innere der Zündkerze gelangen. Um dies zu verhindern, ist eine Dichtscheibe 4 zwischen dem Isolator 2 und dem Gehäuse 3 angeordnet.
Die Dichtscheibe 4 ist im Detail aus Figur 2 ersichtlich. Die Dichtscheibe 4 ist aus einem verformbaren Material hergestellt, welches eine höhere Verformbarkeit aufweist, als das Material des Isolators und das Material des Gehäuses.
Wie in Figur 2 dargestellt, weist der Isolator 2 einen Absatz 20 auf, welcher im Schnitt bogenförmig ausgebildet ist. Der Absatz 20 weist einen Radius R1 auf. Der Radius R1 liegt in einem Bereich von 0,20 mm bis 0,60 mm und beträgt vorzugsweise 0,40 mm.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist in Axialrichtung X-X der Zündkerze der Absatz 20 zwischen einer ersten Wandfläche 21 und einer zweiten Wandfläche 22 angeordnet. Die erste Wandfläche 21 ist vorzugsweise zylindrisch und die zweite Wandfläche 22 ist ebenfalls vorzugsweise zylindrisch.
Am Gehäuse 3 ist auf Höhe der Dichtscheibe 4 ein sich verjüngender Bereich 30 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der sich verjüngende Bereich 30 konisch gebildet. Ein Winkel α des konischen Bereichs zu einer Senkrechten Y zur Axialrichtung X-X ist vorzugsweise ca. 1 15°.
Wie aus Figur 2 weiter ersichtlich ist, liegt im montierten Zustand die verformte Dichtscheibe 4 vollständig am bogenförmigen Absatz 20 an. Weiterhin liegt die verformte Dichtscheibe 4 ebenfalls vollständig an der konischen Fläche 30 des Gehäuses 3 an. Durch die Wahl des kleinen Radius R1 ergibt sich hierbei eine sehr hohe, hertzsche Flächenpressung von über 4500 N/mm2.
Eine Bogenlänge des Absatzes 20 zwischen der ersten und zweiten Wandfläche 21 , 22 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 20 mm bis 26 mm und beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 23 mm.
Somit kann eine verbesserte Dichtheit der Zündkerze zwischen dem Isolator 2 und dem Gehäuse 3 erreicht werden, indem die Bedingungen für eine erhöhte hertzsche Flächenpressung zwischen den Fügepartnern Isolator 2, Gehäuse 3 und Dichtscheibe 4 erreicht wird. Dadurch kann vermieden werden, dass Brennraumgase über den Spalt 5 in das Innere der Zündkerze gelangen.
Als Material für die Dichtscheibe 4 wird ein relativ leicht verformbares Material verwendet. Das Material weist vorzugsweise auch noch einen hohen
Wärmeleitkoeffizienten auf, so dass eine Wärmeleitung vom Gehäuse 3 in Richtung zum Isolator 2 möglich ist.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist die Dichtscheibe 4 in Axialrichtung X-X der Zündkerze 1 auf Höhe des Außengewindes 10 am Gehäuse 3, insbesondere am Ende des Außengewindes 10, welches in Richtung zur brennraumabgewandten Seite der Zündkerze liegt, vorgesehen.
Das Außengewinde 10 weist reduzierte Abmessungen auf und ist vorzugsweise ein M10-Außengewinde oder ein M12-Außengewinde.
Claims
1 . Zündkerze, umfassend:
einen Isolator (2),
ein Gehäuse (3), und
eine Dichtscheibe (4), die zwischen dem Isolator (2) und dem Gehäuse (3) angeordnet ist,
wobei die Dichtscheibe (4) verformbar ist,
wobei der Isolator (2) einen ringförmig umlaufenden Absatz (20) aufweist, an welchem die Dichtscheibe (4) anliegt, und
wobei der Absatz (20) einen Radius (R1 ) aufweist, welcher in einem Bereich von 0,20 mm bis 0,60 mm liegt.
2. Zündkerze nach Anspruch 1 , wobei der Radius (R1 ) als konvexer Radius ausgebildet ist.
3. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Radius (R1 ) in einem Bereich von 0,30 mm bis 0,50 mm liegt und insbesondere 0,40 mm beträgt.
4. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Absatz (20) eine Bogenlänge aufweist, die in einem Bereich von 20 mm bis 26 mm liegt und insbesondere 23 mm beträgt.
5. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Isolator (2) und der Dichtscheibe (4) eine Flächenpressung von mind. 4500 N/mm2, vorzugsweise 5000 N/mm2, vorhanden ist.
6. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das
Gehäuse (3) an einem Kontaktbereich für einen Kontakt mit der
Dichtscheibe (4) einen sicher verjüngenden Bereich (30), insbesondere sich konisch verjüngenden Bereich, aufweist.
7. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtscheibe (4) im montierten Zustand vollständig den Absatz (20) am Isolator kontaktiert.
8. Zündkerze nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Dichtscheibe (4) im
montierten Zustand vollständig den Kontaktbereich (30) am Gehäuse (3) kontaktiert.
9. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das
Gehäuse (3) ein M10-Außengewinde oder ein M12-Außengewinde aufweist.
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