WO2017121524A1 - Zündkerze mit einer kerbe oder einer nut im isolator oder im gehäuse - Google Patents

Zündkerze mit einer kerbe oder einer nut im isolator oder im gehäuse Download PDF

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WO2017121524A1
WO2017121524A1 PCT/EP2016/078523 EP2016078523W WO2017121524A1 WO 2017121524 A1 WO2017121524 A1 WO 2017121524A1 EP 2016078523 W EP2016078523 W EP 2016078523W WO 2017121524 A1 WO2017121524 A1 WO 2017121524A1
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WO
WIPO (PCT)
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insulator
housing
spark plug
recess
shoulder
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/078523
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Detlef Hartmann
Heribert Duetsch
Lars Menken
Andreas Benz
Arnold Schneider
Klaus BUNDSCHUH
Harald Jaeger
Jorge Diaz Alfonso
Oliver Brygier
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2017121524A1 publication Critical patent/WO2017121524A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/36—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by the joint between insulation and body, e.g. using cement

Definitions

  • the invention relates to a spark plug according to the preamble of the independent
  • the inner sealing disc has sharp edges. These trailing edges cause in the electrical wiring in the operation of the spark plug strong inhomogeneous electric fields, which emerge from the inner sealing disc in the region of the spoiler edge. Due to the structural proximity of the inner sealing disc to the insulator, these strong field peaks extend into the insulator and reduce the dielectric strength of the insulator at the points of the insulator, in which the electric field extends into the insulator. In these places it can be too electrical
  • the provision according to the invention of a recess on the shoulder of the insulator and / or on the seat of the housing has the advantage that the dielectric strength of the insulator and thus of the entire spark plug is improved. Furthermore, the tensile stress in the foot groove produced during the assembly of the spark plug is avoided or the tensile stress occurs in a thicker-walled and thus more robust region of the insulator. It results in a higher confusingbiegefestmaschine the spark plug. Overall, the life of the spark plug is extended.
  • the shoulder of the insulator and the seat of the housing are arranged opposite each other.
  • the shoulder of the insulator is meant a region of the insulator along the length of which the insulator changes its diameter. Accordingly, as the seat of the
  • Housing refers to an area on the length of the inner diameter of the housing changes.
  • the length of the shoulder or the seat extends parallel to the central axis of the spark plug.
  • the insulator rests with its shoulder on the seat of the housing. It is possible that a sealing element is arranged between the shoulder and the seat of the housing. Then the insulator rests with its shoulder on the sealing element and the sealing element rests on the seat of the housing.
  • a first group the spark plug without an inner sealing element in the region of the shoulder of the insulator and the oppositely arranged seat in Casing.
  • the shoulder of the insulator and / or the seat of the housing with one or more recesses By the corresponding design of the shoulder of the insulator and / or the seat of the housing with one or more recesses, the insulator-housing transition of the assembled spark plug can be gas-tight even without an inner sealing element.
  • the inner sealing element is arranged in the recess.
  • the recess is arranged on a side facing away from the central axis of the spark plug portion of the shoulder of the insulator or the seat of the housing. This results in a greater effective distance between the sealing element and the
  • the recess has a depth ⁇ , ⁇ of not greater than 1/2 of the maximum width of the shoulder of the insulator without recess, in particular, the recess has a depth ⁇ , ⁇ of not greater than 1/3 of the maximum width Bi the shoulder of the insulator without recess. This ensures that the insulator still has a sufficient wall thickness even with recess without affecting the mechanical or electrical robustness of the insulator.
  • Notch TA G not greater than 1/2, in particular not greater than 1/4, the maximum width B G of the seat of the housing assuming that no recess is formed. This ensures that the housing or the seat of the housing still has a sufficient wall thickness even with a recess, without the mechanical robustness of the housing is impaired.
  • the width of the shoulder or the width of the seat of the housing is measured along a direction perpendicular to the central axis of the insulator direction.
  • the wall thickness of the insulator or the wall thickness of the housing is measured at the widest point of the shoulder or the seat on the assumption that the recess does not exist.
  • the depth of the recess extends from the surface of the insulator or the
  • the recess is formed as a groove or a notch.
  • the groove typically has two sides and a bottom, the sides not being necessarily perpendicular to the bottom.
  • a notch has two sides. The angle enclosed by the sides is for example less than 100 °, in particular less than 85 °. Notches whose sides enclose an angle of about 90 ° are called steps.
  • the notch may also be formed as a double or multiple notch.
  • one side of the notch or groove extends parallel to the
  • the depth of the notch or groove corresponds to the length of the side which is aligned parallel to the center axis of the spark plug.
  • the shoulder of the insulator and the seat of the housing each have a recess. It is particularly advantageous if the recesses are designed to match each other, i. Even without a sealing element, the spark plug in the assembled state at this insulator-housing transition is gas-tight.
  • the recesses may be selected on the seat of the housing and on the shoulder so that the seat of the housing and the shoulder have mutually complementary shapes.
  • the complementary shapes may be a groove-notch combination or a step-step combination.
  • the notch may, for example, be arranged on the seat of the housing or on the shoulder such that a projection results, which fits into the groove arranged on the opposite component.
  • the seat of the housing or the shoulder of the insulator have two notches, which are arranged so that a step-shaped projection is formed, which in turn fits into a step-shaped notch on the opposite component.
  • the combinations are designed so that in the assembled spark plug, the transition from the insulator to the housing through the resting on the seat of the housing shoulder of the insulator is gas-tight.
  • a sealing element is arranged in the recess.
  • Sealing element may have a round or polygonal, in particular square, cross-section.
  • the sealing element be arranged in a recess, resulting in the advantage that the position of the sealing element in the region of the shoulder of the insulator and / or in the region of the seat of the housing can be better defined and ensured. Without the formation of the recess can in the assembly of the spark plug, in particular due to the deformation of the sealing element, the
  • Seal element to move further than desired in the direction of the central axis of the spark plug and thus reduce the distance to the center electrode.
  • the depth of the recess is smaller than the diameter of the sealing element cross-section.
  • the side lengths of the notch are smaller than the diameter of the sealing element cross-section or at a
  • the cross section has a greater width than the length of the notched mainly perpendicular to the central axis of the spark plug side of the notch.
  • Sealing element cross-section greater than the depth of the groove or the width of the groove is smaller than the width of the rectangular cross-section of the sealing element.
  • the width of the groove results as a distance between the sides of the groove.
  • the recess are located on the combustion chamber closest seat of the housing or the combustion chamber closest to the shoulder of the insulator or both.
  • the recess or the recesses are formed along the entire circumference of the insulator or of the housing.
  • FIG. 1 shows an example of a spark plug Figure 2 shows an enlargement of the circled in Figure 1 area for a first
  • FIG. 3 shows an enlargement of the area circled in FIG. 1 for a second exemplary embodiment of the spark plug according to the invention
  • FIG. 4 shows an enlargement of the area circled in FIG. 1 for a third one
  • FIG. 5 shows an enlargement of the area circled in FIG. 1 for a fourth
  • the spark plug 1 shows a half-sectional view of a spark plug 1.
  • the spark plug 1 comprises a housing 2.
  • an insulator 3 is inserted.
  • the housing 2 and the insulator 3 are each hollow inside.
  • a center electrode 6 is inserted in the insulator 3.
  • a connecting bolt 8 extends between the insulator 3
  • Center electrode 6 and the terminal bolt 8 is located in the insulator 3 a
  • the resistance element 9 connects the center electrode 6 in an electrically conductive manner to the connection bolt 8.
  • the resistance element 9 is, for example, as a layer system composed of a first contact chip, a
  • Resistance elements differ in their material composition and the resulting electrical resistance.
  • the first contact chip and the second contact chip can have a different or a same electrical resistance.
  • a ground electrode 7 is arranged electrically conductive on the combustion chamber-facing end side. Between the ground electrode 7 and the center electrode 6, a spark is generated.
  • the spark plug 1 extends around a central axis X-X.
  • the housing 2 has a shaft. On this shaft are a polygon 16, a
  • the thread 17 serves for
  • the outer sealing element 10 is designed in this embodiment as a folding seal.
  • the housing 2 has a seat 5 on its inside. On the insulator 3, a shoulder 4 is formed. With this shoulder 4, the insulator 3 rests on the seat 5. Between the shoulder 4 of the insulator 3 and the seat 5 of the housing 2, a sealing element may be arranged. The area 11 of the seat 5 and the shoulder 4 is marked in the figure 1 by a circle.
  • the shoulder 4 of the insulator 3 and the seat 5 of the housing 2 may also be formed to be complementary to each other, so that the two components seal the insulator-housing junction at the assembled spark plug gas-tight. In this case, it is possible to dispense with an additional sealing element between insulator 3 and housing 2.
  • Housing 2 and the shoulder 4 of the insulator 3 are considered in more detail in the following figures 2 to 5.
  • the shoulder 4 of the insulator 3 has a recess in the form of a notch 14 or more precisely in the form of a step.
  • the recess is formed on one of the central axis X-X of the spark plug 1 facing away from the shoulder 4 of the insulator 3.
  • the dashed line indicates the course of the surface of the shoulder without a formation of the recess.
  • the aligned perpendicular to the center axis XX of the spark plug 1 side of the recess or the notch 14 has the length of about 1/4 of the maximum width Bi of the shoulder 4 of the insulator 3.
  • the two sides of the notch close an angle of about 90 ° or less.
  • the diameter of the sealing element cross-section is greater than the depth ⁇ , ⁇ of the recess.
  • the depth ⁇ , ⁇ of the recess or notch 14 corresponds to the lengths of the side of the recess aligned parallel to the central axis.
  • the depth ⁇ , ⁇ of the recess or the notch 14 is approximately 1/3 of the maximum width Bi of the shoulder 4th
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of the region 11 of the seat 5 of the housing 2 and the shoulder 4 of the insulator 3.
  • the seat 5 of the housing 2 has a Recess in the form of a groove 15. As shown in this embodiment, the sides of the groove 15 may have a non-right angle to the bottom of the groove 15.
  • the dashed line indicates the course of the surface of the seat 5 of the housing 2 without a formation of the recess.
  • the diameter of the sealing element cross-section is greater than the depth T A , G of the recess or the groove 15.
  • the depth T A , G of the recess or the groove 15 is approximately 1/4 of the maximum width B G of the seat. 5 of the housing 2.
  • the width of the groove 15 is greater than the diameter of the sealing element cross-section.
  • FIG 4 shows a third embodiment of the region 11 of the seat 5 of the housing 2 and the shoulder 4 of the insulator 3 is shown. In each case, a recess is arranged in each case on the seat 5 of the housing 2 and on the shoulder 4 of the insulator 3. A notch-groove combination is shown.
  • the shoulder 4 of the insulator 3 has a recess in the form of a notch 14 or more precisely in the form of a step.
  • the recess is formed on one of the central axis X-X of the spark plug 1 facing portion of the shoulder 4 of the insulator 3. It arises
  • Projection 141 is formed on the side facing away from the central axis X-X of the spark plug 1 portion of the shoulder 4 of the insulator 3.
  • the dashed line indicates the course of the surface of the shoulder without a formation of the recess.
  • the two sides of the notch include an angle of about 90 °.
  • the depth ⁇ , ⁇ of the recess or notch 14 is approximately 1/4 of the maximum width Bi of the shoulder 4 of the insulator 3.
  • the seat 5 of the housing 2 has a recess in the form of a groove 15. As shown in this embodiment, the sides of the groove 15 may have a non-right angle to the bottom of the groove 15.
  • the dashed line indicates the course of the surface of the seat 5 of the housing 2 without a formation of the recess.
  • the depth TA, G of the recess or the groove is about 1/3 of the maximum width BG of the seat 5 of
  • the projection 141 and the groove 15 are arranged to each other so that in the mounted state of the spark plug, the projection 141 is inserted into the groove 15.
  • a sealing element 12 is arranged with a rectangular cross-section.
  • the width of the rectangular cross section is greater than the width of the groove.
  • the sealing element 12 is pressed into the groove 15 during assembly of the spark plug. In this case, the sealing element 12 is deformed and unfolds its sealing function.
  • 5 shows a fourth embodiment of the region 11 of the seat 5 of the housing 2 and the shoulder 4 of the insulator 3 is shown. In this case, two recesses are arranged on the seat 5 of the housing 2 and a recess on the shoulder 4 of the insulator 3. It is a notch-notch combination or a level-step combination shown.
  • the shoulder 4 of the insulator 3 has a recess in the form of a notch 14 or more precisely in the form of a step.
  • the recess is formed on one of the central axis XX of the spark plug 1 facing away from the shoulder 4 of the insulator 3.
  • two notches 14 and stages are arranged.
  • a notch is disposed on the portion of the seat 5 facing the center axis XX of the spark plug and the other notch is disposed on the portion of the seat 5 facing away from the center axis XX of the spark plug. This results in a stepped projection 151.
  • the step-shaped is formed on one of the central axis XX of the spark plug 1 facing away from the shoulder 4 of the insulator 3.
  • a sealing member 12 having a rectangular cross section is disposed between the step-shaped recess 14 on the shoulder 4 and the step-shaped projection 151 on the seat 5.
  • the cross section of the sealing element 12 is wider than the side length of the perpendicular to the central axis X-X of the spark plug 1 aligned side of the stepped recess 14 and also perpendicular to the central axis X-X of
  • Spark plug 1 aligned side of the stepped projection 151. This ensures that during the assembly of the spark plug, the sealing element is deformed and can thus develop its sealing function.

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Abstract

Zündkerze (1), aufweisend ein Gehäuse (2) und einen im Gehäuse (2) angeordneten Isolator (3) sowie eine im Isolator (3) angeordnete Mittelelektrode (6) und eine am Gehäuse (2) angeordnete Masseelektrode (7), wobei das Gehäuse (2) mindestens einen Sitz (5) und der Isolator (3) mindestens eine Schulter (4) aufweisen, wobei die Schulter (4) des Isolators (3) dem Sitz (5) des Gehäuses (2) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei an der Schulter (4) des Isolators (3) und/oder an dem Sitz (5) des Gehäuses (2) mindestens eine Aussparung ausgebildet ist.

Description

Beschreibung Titel
Zündkerze mit einer Kerbe oder einer Nut im Isolator oder im Gehäuse
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Zündkerze nach dem Oberbegriff des unabhängigen
Anspruchs aus.
Heutige Ottomotoren der neusten Generation mit Direkteinspritzung erfahren im Gegensatz zu den Saugmotoren eine sehr hohe Aufladung (Druck) um die Forderungen nach hohen Leistungen und gleichzeitigen Krafteinsparungen zu erfüllen. Insbesondere bei den
Downsizing-Motoren ist dies der Fall.
Einhergehend mit der hohen Aufladung des Motors stellt sich bei den verwendeten
Zündkerzen ein hoher Zündspannungsbedarf ein. Bei höherem Aufladedruck ist eine höhere Zündspannung nötig um den Zündspalt zwischen Masseelektrode und Mittelelektrode zu überwinden und das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu entzünden.
Um die Funktionsfähigkeit moderner Zündkerzen unter diesen Bedingungen sicher zu stellen und den Bedarf nach hohen Zündspannungen zu decken sind erhöhte
Anforderungen an die Durchschlagsfestigkeit des Isolators der Zündkerze zu erfüllen. Bei dem heute üblichen Aufbau von Zündkerzen wird der Übergang vom Isolator zum
Gehäuse mittels einer metallischen Dichtscheibe abgedichtet. Während der Montage wird die Dichtscheibe zwischen dem Isolator und dem Gehäuse eingespannt und dabei plastisch verformt, so dass der Isolator-Gehäuse-Übergang (gas-)dicht gegenüber dem im Brennraum herrschenden Druck des Kraftstoff-Luft-Gemisches ist.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass aufgrund des Herstellungsprozesses, beispielsweise eines Stanzprozesses, die innere Dichtscheibe scharfkantige Abrisskanten aufweist. Diese Abrisskanten rufen bei der elektrischen Beschaltung im Betrieb der Zündkerze starke inhomogene elektrische Felder hervor, die aus der inneren Dichtscheibe im Bereich der Abrisskante austreten. Durch die bauliche Nähe der inneren Dichtscheibe zum Isolator erstrecken sich diese starken Feldüberhöhungen bis in den Isolator hinein und reduzieren die Durchschlagsfestigkeit des Isolators an den Stellen des Isolators, an denen sich das elektrische Feld in den Isolator erstreckt. An diesen Stellen kann es zu elektrischen
Durchschlägen kommen. Dies hat zur Folge, dass die Zündkerze ihre Funktionsfähigkeit verliert und dadurch die Gesamtleistung des Motors sich reduziert.
Vorteil der Erfindung Offenbarung der Erfindung
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung Zündkerzen der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die vorstehenden Nachteile beseitigt bzw. minimiert werden.
Diese Aufgabe wird bei der Zündkerze der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der Schulter des Isolators und/oder an dem Sitz des Gehäuses, auch Sitz genannt, eine Aussparung ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Vorsehung einer Aussparung an der Schulter des Isolators und/oder am Sitz des Gehäuses hat den Vorteil, dass die Durchschlagsfestigkeit des Isolators und damit der gesamten Zündkerze sich verbessert. Des Weiteren wird die bei der Montage der Zündkerze erzeugte Zugspannung in der Fußkehle vermieden bzw. die Zugspannung tritt in einem dickwandigeren und somit robusteren Bereich des Isolators auf. Es resultiert daraus eine höhere Fußbiegefestigkeit der Zündkerze. Insgesamt wird die Laufzeit der Zündkerze verlängert.
Die Schulter des Isolators und der Sitz des Gehäuses sind sich gegenüberliegend angeordnet. Mit der Schulter des Isolators ist ein Bereich des Isolators gemeint, auf dessen Länge der Isolator seinen Durchmesser verändert. Entsprechend wird als Sitz des
Gehäuses ein Bereich bezeichnet, auf dessen Länge der Innendurchmesser des Gehäuses sich verändert. Die Länge der Schulter bzw. des Sitz erstreckt sich dabei parallel zu der Mittelachse der Zündkerze. Im montierten Zustand der Zündkerze liegt der Isolator mit seiner Schulter auf dem Sitz des Gehäuses auf. Es ist möglich, dass zwischen der Schulter und dem Sitz des Gehäuses noch ein Dichtelement angeordnet ist. Dann liegt der Isolator mit seiner Schulter auf dem Dichtelement auf und das Dichtelement liegt auf dem Sitz des Gehäuses auf. Es gibt primär zwei Gruppen von Ausgestaltungsmöglichkeit für die erfindungsgemäße Zündkerze. Bei einer ersten Gruppe wird die Zündkerze ohne ein inneres Dichtelement im Bereich der Schulter des Isolators und dem gegenüberliegend angeordneten Sitz im Gehäuse. Durch den Verzicht auf ein inneres Dichtelement in diesem Bereich kann die in der Einleitung beschriebenen Problematik, dass das innere Dichtelement scharfkantige Abrisskanten aufweist und dadurch inhomogene elektrische Felder in der Zündkerze verursacht, nicht eintreten. Durch die entsprechende Ausgestaltung der Schulter des Isolators und/oder des Sitzes des Gehäuses mit einer oder mehreren Aussparungen kann der Isolator-Gehäuse-Übergang der montierten Zündkerze auch ohne inneres Dichtelement gasdicht sein.
Bei einer zweiten Gruppe wird das innere Dichtelement in der Aussparung angeordnet. Vorzugsweise wird die Aussparung an einem der Mittelachse der Zündkerze abgewandten Abschnitt der Schulter des Isolators bzw. des Sitzes des Gehäuses angeordnet. Dadurch ergibt sich ein größerer effektiver Abstand zwischen dem Dichtelement und der
Mittelelektrode, so dass die Durchschlagsfestigkeit des Isolators sich erhöht. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat die Aussparung eine Tiefe ΤΑ,Ι von nicht größer als 1/2 der maximalen Breite der Schulter des Isolators ohne Aussparung, insbesondere hat die Aussparung eine Tiefe ΤΑ,Ι von nicht größer als 1/3 der maximalen Breite Bi der Schulter des Isolators ohne Aussparung. Dadurch wird sichergestellt, dass der Isolator auch mit Aussparung noch eine ausreichend Wandstärke aufweist ohne die mechanische oder elektrische Robustheit des Isolators zu beeinträchtigen.
Wenn die Aussparung am Sitz des Gehäuses angeordnet ist, dann ist die Tiefe der
Aussparung TA,G nicht größer als 1/2, insbesondere nicht größer als 1/4, der maximalen Breite BG des Sitzes des Gehäuses unter der Annahme, dass keine Aussparung ausgebildet ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gehäuse bzw. der Sitz des Gehäuses auch mit Aussparung noch eine ausreichend Wandstärke aufweist, ohne dass die mechanische Robustheit des Gehäuses beeinträchtigt wird.
Die Breite der Schulter bzw. die Breite des Sitzes des Gehäuses wird entlang einer senkrecht zur Mittelachse des Isolators stehenden Richtung gemessen. Dabei wird an der breitesten Stelle der Schulter bzw. des Sitzes unter der Annahme, dass die Aussparung nicht existiert, die Wandstärke des Isolators bzw. die Wandstärke des Gehäuses gemessen. Die Tiefe der Aussparung erstreckt sich von der Oberfläche des Isolators bzw. des
Gehäuses in der Aussparung parallel zur Mittelachse der Zündkerze bis zu einer gedachten Oberfläche des Isolators bzw. des Gehäuses, die sich ergeben würde, wenn keine
Aussparung ausgebildet wäre. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Aussparung als Nut oder als Kerbe ausgebildet ist. Die Nut weist typischerweise zwei Seiten und einen Boden auf, wobei die Seiten nicht unbedingt senkrecht zum Boden angeordnet sind. Eine Kerbe weist zwei Seiten auf. Der von den Seiten eingeschlossenen Winkel ist beispielsweise kleiner als 100°, insbesondere kleiner als 85°. Kerben, deren Seiten einem Winkel von ungefähr 90° einschließen, werden als Stufen bezeichnet. Die Kerbe kann auch als doppelte oder mehrfache Kerbe ausgebildet sein. Vorteilhafterweise erstreckt sich eine Seite der Kerbe oder der Nut parallel zu der
Mittelachse der Zündkerze. In diesem Fall entspricht die Tiefe der Kerbe bzw. der Nut der Länge der Seite, die parallel zur Mittelachse der Zündkerze ausgerichtet ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weisen die Schulter des Isolators und der Sitz des Gehäuses jeweils eine Aussparung aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aussparungen zu einander passend ausgestaltet sind, d.h. auch ohne Dichtelement die Zündkerze im montierten Zustand an diesem Isolator-Gehäuse-Übergang gasdicht ist.
Bei einer Weiterbildung können die Aussparungen am Sitz des Gehäuses und an der Schulter so gewählt werden, dass der Sitz des Gehäuses und die Schulter zueinander komplementäre Formen aufweisen. Beispielsweise können die komplementären Formen eine Nut-Kerbe-Kombination oder eine Stufen-Stufen-Kombination sein. Die Kerbe kann beispielsweise so am Sitz des Gehäuses oder an der Schulter angeordnet sein, dass sich ein Vorsprung ergibt, der in die am gegenüberliegenden Bauteil angeordnete Nut passt. Es ist auch denkbar, dass der Sitz des Gehäuses oder die Schulter des Isolators zwei Kerben aufweisen, die so angeordnet sind, dass sich ein stufenförmiger Vorsprung ausbildet, der wiederum in eine stufenförmige Kerbe am gegenüberliegenden Bauteil passt. Im Idealfall sind die Kombinationen so ausgestaltet, dass bei der montierten Zündkerze der Übergang vom Isolator zum Gehäuse durch die auf dem Sitz des Gehäuses aufliegende Schulter des Isolators gasdicht ist.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen und Weiterbildungen kann auch vorgesehen sein, dass in der Aussparung ein Dichtelement angeordnet ist. Das
Dichtelement kann einen runden oder einen mehreckigen, insbesondere viereckigen, Querschnitt aufweisen. Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Dichtelement in eine Aussparung anzuordnen, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass die Position des Dichtelements im Bereich der Schulter des Isolators und/oder im Bereich des Sitzes des Gehäuses besser definiert und gewährleitet werden kann. Ohne die Ausbildung der Aussparung kann bei der Montage der Zündkerze, insbesondere aufgrund der Verformung des Dichtelements, das
Dichtelement sich weiter als gewünscht in Richtung der Mittelachse der Zündkerze verschieben und somit den Abstand zu der Mittelelektrode reduzieren.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Tiefe der Aussparung kleiner ist als der Durchmesser des Dichtelement-Querschnitts. Typischerweise sind die Seitenlängen der Kerbe kleiner als der Durchmesser des Dichtelement-Querschnitts bzw. bei einem
Dichtelement mit rechteckigem Querschnitt hat der Querschnitt eine größere Breite als die Länge der hauptsächlich senkrecht zur Mittelachse der Zündkerze ausgerichteten Seite der Kerbe.
Wenn das Dichtelement in einer Nut angeordnet ist, dann ist der Durchmesser des
Dichtelement-Querschnitts größer als die Tiefe der Nut bzw. die Breite der Nut ist kleiner als die Breite des rechteckigen Querschnitts des Dichtelements. Die Breite der Nut ergibt sich als Abstand zwischen den Seiten der Nut.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung, dass das Dichtelement nicht komplett ohne
Verformung in die Aussparung passt, wird gewährleitet, dass das Dichtelement ausreichend verformt wird um seine Dichtfunktion zu erfüllen. Typischerweise ist bzw. sind die Aussparung/en an dem den Brennraum am nächsten liegenden Sitz des Gehäuses oder der den Brennraum am nächsten liegenden Schulter des Isolators bzw. an beiden angeordnet ist.
Vorteilhafterweise ist die Aussparung bzw. sind die Aussparungen entlang des gesamten Umfangs des Isolators bzw. des Gehäuses ausgebildet.
Zeichnung
Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine Zündkerze Figur 2 zeigt eine Vergrößerung des in Figur 1 eingekreisten Bereichs für ein erstes
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündkerze
Figur 3 zeigt eine Vergrößerung des in Figur 1 eingekreisten Bereichs für ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündkerze
Figur 4 zeigt eine Vergrößerung des in Figur 1 eingekreisten Bereichs für ein drittes
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündkerze Figur 5 zeigt eine Vergrößerung des in Figur 1 eingekreisten Bereichs für ein viertes
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündkerze
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt in einer halb geschnittenen Ansicht eine Zündkerze 1. Die Zündkerze 1 umfasst ein Gehäuse 2. In das Gehäuse 2 ist ein Isolator 3 eingesetzt. Das Gehäuse 2 und der Isolator 3 sind jeweils innen hohl. In den Isolator 3 ist eine Mittelelektrode 6 eingesetzt. Des Weiteren erstreckt sich in den Isolator 3 ein Anschlussbolzen 8. Zwischen der
Mittelelektrode 6 und dem Anschlussbolzen 8 befindet sich im Isolator 3 ein
Widerstandselement 9, auch Panat genannt. Das Widerstandselement 9 verbindet die Mittelelektrode 6 elektrisch leitend mit dem Anschlussbolzen 8. Das Widerstandselement 9 ist beispielsweise als Schichtsystem aus einem ersten Kontaktpanat, einem
Widerstandspanat und einem zweiten Kontaktpanat aufgebaut. Die Schichten des
Widerstandselements unterscheiden sich durch ihre Materialzusammensetzung und dem daraus resultierenden elektrischen Widerstand. Das erste Kontaktpanat und das zweite Kontaktpanat können einen unterschiedlichen oder einen gleichen elektrischen Widerstand aufweisen. Am Gehäuse 2 ist auf dessen brennraumzugewandten Stirnseite eine Masseelektrode 7 elektrisch leitend angeordnet. Zwischen der Masseelektrode 7 und der Mittelelektrode 6 wird ein Zündfunken erzeugt. Die Zündkerze 1 erstreckt sich um eine Mittelachse X-X.
Das Gehäuse 2 weist einen Schaft auf. An diesem Schaft sind ein Mehrkant 16, ein
Schrumpfeinstich und ein Gewinde 17 ausgebildet. Das Gewinde 17 dient zum
Einschrauben der Zündkerze 1 in eine Brennkraftmaschine. Zwischen dem Gewinde 17 und dem Mehrkant 16 ist ein äußeres Dichtelement 10 angeordnet. Das äußere Dichtelement 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Faltdichtung ausgestaltet.
Das Gehäuse 2 weist an seiner Innenseite einen Sitz 5 auf. Am Isolator 3 ist eine Schulter 4 ausgebildet. Mit dieser Schulter 4 liegt der Isolator 3 am Sitz 5 auf. Zwischen der Schulter 4 des Isolators 3 und dem Sitz 5 des Gehäuses 2 kann ein Dichtelement angeordnet sein. Der Bereich 11 des Sitzes 5 und der Schulter 4 ist in der Figur 1 durch einen Kreis markiert.
Alternativ können die Schulter 4 des Isolators 3 und der Sitz 5 des Gehäuses 2 auch passend bzw. komplementär zu einander ausgebildet sein, so dass die beiden Bauteile den Isolator-Gehäuse-Übergang bei der montierten Zündkerze gasdichte abdichten. In diesem Fall kann auf ein zusätzliches Dichtelement zwischen Isolator 3 und Gehäuse 2 verzichtet werden. Verschiedene mögliche Ausführungsbeispiele für den Bereich 11 des Sitzes 5 des
Gehäuses 2 und der Schulter 4 des Isolators 3 werden in den folgenden Figuren 2 bis 5 näher betrachtet.
In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für den Bereich 11 des Sitzes 5 des Gehäuses 2 und der Schulter 4 des Isolators 3 dargestellt. Die Schulter 4 des Isolators 3 weist eine Aussparung in Form einer Kerbe 14 bzw. genauer in Form einer Stufe auf. Die Aussparung ist an einem der Mittelachse X-X der Zündkerze 1 abgewandten Abschnitt der Schulter 4 des Isolators 3 ausgebildet. Die gestrichelte Linie deutet den Verlauf der Oberfläche der Schulter ohne eine Ausbildung der Aussparung an. Die senkrecht zur Mittelachse X-X der Zündkerze 1 ausgerichtete Seite der Aussparung bzw. der Kerbe 14 hat die Länge von ca. 1/4 der maximalen Breite Bi der Schulter 4 des Isolators 3. Die beiden Seiten der Kerbe schließen einen Winkel von ca. 90° oder kleiner ein.
Vorzugsweise wird ein Dichtelement 12 mit rundem Querschnitt bei diesem
Ausführungsbeispiel verwendet. Der Durchmesser des Dichtelement-Querschnitts ist dabei größer als die Tiefe ΤΑ,Ι der Aussparung. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Tiefe ΤΑ,Ι der Aussparung bzw. Kerbe 14 der Längen der parallel zur Mittelachse ausgerichteten Seite der Aussparung. Die Tiefe ΤΑ,Ι der Aussparung bzw. der Kerbe 14 beträgt ungefähr 1/3 der maximalen Breite Bi der Schulter 4.
In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für den Bereich 11 des Sitzes 5 des Gehäuses 2 und der Schulter 4 des Isolators 3 dargestellt. Der Sitz 5 des Gehäuses 2 weist eine Aussparung in Form einer Nut 15 auf. Wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt können die Seiten der Nut 15 einen Nicht-Rechtenwinkel zum Boden der Nut 15 aufweisen. Die gestrichelte Linie deutet den Verlauf der Oberfläche des Sitzes 5 des Gehäuses 2 ohne eine Ausbildung der Aussparung an.
Vorzugsweise wird ein Dichtelement 12 mit rundem Querschnitt bei diesem
Ausführungsbeispiel verwendet. Der Durchmesser des Dichtelement-Querschnitts ist dabei größer als die Tiefe TA,G der Aussparung bzw. der Nut 15. Die Tiefe TA,G der Aussparung bzw. der Nut 15 beträgt ungefähr 1/4 der maximalen Breite BG des Sitzes 5 des Gehäuses 2. Die Breite der Nut 15 ist größer als der Durchmesser des Dichtelement-Querschnitts.
In Figur 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel für den Bereich 11 des Sitzes 5 des Gehäuses 2 und der Schulter 4 des Isolators 3 dargestellt. Dabei ist jeweils am Sitz 5 des Gehäuses 2 und an der Schulter 4 des Isolators 3 jeweils eine Aussparung angeordnet. Es wird eine Kerbe-Nut- Kombination gezeigt.
Die Schulter 4 des Isolators 3 weist eine Aussparung in Form einer Kerbe 14 bzw. genauer in Form einer Stufe auf. Die Aussparung ist an einem der Mittelachse X-X der Zündkerze 1 zugewandten Abschnitt der Schulter 4 des Isolators 3 ausgebildet. Es entsteht ein
Vorsprung 141 der an dem der Mittelachse X-X der Zündkerze 1 abgewandten Abschnitt der Schulter 4 des Isolators 3 ausgebildet ist. Die gestrichelte Linie deutet den Verlauf der Oberfläche der Schulter ohne eine Ausbildung der Aussparung an. Die beiden Seiten der Kerbe schließen einen Winkel von ca. 90° ein. Die Tiefe ΤΑ,Ι der Aussparung bzw. der Kerbe 14 beträgt ca. 1/4 der maximalen Breite Bi der Schulter 4 des Isolators 3.
Der Sitz 5 des Gehäuses 2 weist eine Aussparung in Form einer Nut 15 auf. Wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt können die Seiten der Nut 15 einen Nicht-Rechtenwinkel zum Boden der Nut 15 aufweisen. Die gestrichelte Linie deutet den Verlauf der Oberfläche des Sitzes 5 des Gehäuses 2 ohne eine Ausbildung der Aussparung an. Die Tiefe TA,G der Aussparung bzw. der Nut beträgt ca. 1/3 der maximalen Breite BG des Sitzes 5 des
Gehäuses 2.
Der Vorsprung 141 und die Nut 15 sind so zu einander angeordnet, dass im montierten Zustand der Zündkerze der Vorsprung 141 in die Nut 15 eintaucht.
In der Nut 5 ist ein Dichtelement 12 mit einem rechteckigen Querschnitt angeordnet. Die Breite des rechteckigen Querschnitts ist größer als die Breite der Nut. Durch den Vorsprung 141 der Schulter 4 des Isolators 3 wird das Dichtelement 12 während der Montage der Zündkerze in die Nut 15 gedrückt. Dabei wird das Dichtelement 12 verformt und entfaltet seine Dichtfunktion. In Figur 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel für den Bereich 11 des Sitzes 5 des Gehäuses 2 und der Schulter 4 des Isolators 3 dargestellt. Dabei sind am Sitz 5 des Gehäuses 2 zwei Aussparungen und an der Schulter 4 des Isolators 3 eine Aussparung angeordnet. Es ist eine Kerbe-Kerben-Kombination bzw. eine Stufe-Stufen-Kombination dargestellt. Die Schulter 4 des Isolators 3 weist eine Aussparung in Form einer Kerbe 14 bzw. genauer in Form einer Stufe auf. Die Aussparung ist an einem der Mittelachse X-X der Zündkerze 1 abgewandten Abschnitt der Schulter 4 des Isolators 3 ausgebildet. Am Sitz 5 des Gehäuses 2 sind zwei Kerben 14 bzw. Stufen angeordnet. Eine Kerbe ist an dem der Mittelachse X-X der Zündkerze zugewandten Abschnitt des Sitzes 5 und die andere Kerbe ist an dem der Mittelachse X-X der Zündkerze abgewandten Abschnitt des Sitzes 5 angeordnet. Es ergibt sich somit ein stufenförmiger Vorsprung 151. Idealerweise sind die stufenförmige
Aussparung an der Schulter 4 und der stufenförmige Vorsprung 151 an dem Sitz 5 passend bzw. komplementär zueinander ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Dichtelement 12 mit einem rechteckigen Querschnitt zwischen der stufenförmigen Aussparung 14 an der Schulter 4 und dem stufenförmigen Vorsprung 151 am Sitz 5 angeordnet. Der Querschnitt des Dichtelements 12 ist breiter als die Seitenlänge der senkrecht zur Mittelachse X-X der Zündkerze 1 ausgerichteten Seite der stufenförmigen Aussparung 14 und der ebenfalls senkrecht zur Mittelachse X-X der
Zündkerze 1 ausgerichteten Seite des stufenförmigen Vorsprungs 151. Dadurch wird gewährleitet, dass bei der Montage der Zündkerze das Dichtelement verformt wird und so seine Dichtfunktion entfalten kann.
Grundsätzlich sind die letzten beiden Ausführungsbeispiele auch ohne Dichtelement denkbar.

Claims

Ansprüche
1. Zündkerze (1), aufweisend ein Gehäuse (2) und einen im Gehäuse (2) angeordneten Isolator (3) sowie eine im Isolator (3) angeordnete Mittelelektrode (6) und eine am Gehäuse (2) angeordnete Masseelektrode (7), wobei das Gehäuse (2) mindestens einen Sitz (5) und der Isolator (3) mindestens eine Schulter (4) aufweisen, wobei die Schulter (4) des Isolators (3) dem Sitz (5) des Gehäuses (2) gegenüberliegend angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, dass an der Schulter (4) des Isolators (3) und/oder an dem Sitz (5) des Gehäuses (2) mindestens eine Aussparung ausgebildet ist.
2. Zündkerze (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Schulter (4) des Isolators (3) angeordnete Aussparung eine Tiefe ΤΑ,Ι von nicht größer als 1/2 der maximalen Breite Bi der Schulter (4) des Isolators (3) ohne Aussparung aufweist.
3. Zündkerze (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Sitz (5) des Gehäuses (2) angeordnete Aussparung eine Tiefe TA,G von nicht größer als 1/2 der maximalen Breite des Sitzes (15) BG des Gehäuses (2) ohne Aussparung aufweist.
4. Zündkerze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung als eine Nut (15) oder als eine Kerbe (14) , insbesondere als eine
Stufe, ausgebildet ist.
5. Zündkerze (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (14) eine doppelte Kerbe oder eine mehrfache Kerbe ist.
6. Zündkerze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Seiten der Kerbe (14) einen Winkel von bis zu 100°, insbesondere einen Winkel von bis zu 85°, einschließen.
7. Zündkerze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (4) des Isolators (3) und der Sitz (5) des Gehäuses (2) jeweils eine Aussparung aufweisen.
8. Zündkerze (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die am Sitz (5) und an der Schulter (4) ausgebildeten Aussparungen passend, insbesondere komplementär, zueinander ausgebildet sind.
9. Zündkerze (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die am Sitz (5) und an der Schulter (4) ausgebildete Aussparungen eine, insbesondere komplementäre, Nut-Kerbe-Kombination sind.
10. Zündkerze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelement (12) in der Aussparung angeordnet ist.
11. Zündkerze (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seite der Aussparung eine Länge von kleiner oder gleich einem Querschnitt-Durchmesser oder einer Breite des Dichtelementes (12) hat.
12. Zündkerze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung an dem den Brennraum am nächsten liegenden Sitz (5) des Gehäuses (2) und/oder der den Brennraum am nächsten liegenden Schulter (4) des Isolators (3) angeordnet ist.
13. Zündkerze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung im Isolator (3) und/oder im Gehäuse (2) entlang des gesamten Umfangs der Schulter (4) und/oder entlang des gesamten Umfangs des Sitzes (5) ausgebildet ist.
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