DE3616667C2 - Zündkerze mit quergeteiltem Isolator - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Zündkerze ist bereits aus der US-PS 3 546 369 bekannt. Hier ist der Isolator, der die Mittelelektrode umgibt und gegenüber dem Gehäuse isoliert, aus zwei Teilen zusammengesetzt, wobei zwischen dem Oberteil des Isolators, in welches der Anschlußbolzen zur elektrischen Kontaktierung hineinragt, und dem Unterteil des Isolators, welches die Mittelelektrode umschließt und welches in den Brennraum hineinragt, eine Trennschicht angeordnet ist. Durch diese Trennschicht ragt die Mittelelektrode teilweise in den brennraumfernen rückwärtigen Teil der Zündkerze und ist hier mit dem Anschlußbolzen kontaktiert.

Aus der DE-OS 35 33 123 ist eine Zündkerze mit Gleitfunkenstrecke bekannt. Hier besteht aus Gründen einer möglichst kleinen Kerzenkapazität bei niedrigem Zündspannungsbedarf das Oberteil des Isolierkörpers aus einem Werkstoff mit niedriger relativer Dielektrizitätskonstanten, z. B. Aluminiumoxid (Al₂O₃), mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten kleiner als 15, während das Isolierkörperunterteil aus einem Werkstoff gefertigt ist, der eine sehr viel höhere Dielektrizitätskonstante, z. B. zwischen 50 und 5000, aufweist. Zwischen dem Oberteil und dem Unterteil ist eine Trennschicht angeordnet, wobei die Trennebene von Oberteil und Unterteil im brennraumseitigen Endabschnitt des Isolierkörpers liegt.

Aus der DE-OS 34 04 081 ist letztendlich eine Zündkerze mit zusammengesetzten Isolator bekannt, wobei ebenfalls die Mittelelektrode durch beide Teile des Isolators hindurchragt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache, kostengünstige Zündkerze herzustellen, die eine gute Isolation der beiden Teile des Isolierkörpers ermöglicht und gleichzeitig einfach herstellbar ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil der Fertigungs­ kostenreduzierung. Die Zündkerze wird kalt montiert, ein Glaspanateinschmelzprozeß entfällt. Der Kontaktstift, der entweder wie bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2 bei der Montage einzulegen ist, oder wie bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 3 die als Vollisolierscheibe ausgebildete Trennschicht durch­ sticht, stellt den elektrischen Kontakt von Anschluß­ bolzen und Mittelelektrode sicher. Bei entsprechender Bemessung und/oder Materialwahl des Kontaktstiftes über­ nimmt dieser zugleich die Funktion eines hochohmigen Widerstandes (ca. 1 kΩ) in der elektrischen Zuleitung der Mittelelektrode.

Die erfindungsgemäße Zündkerze läßt sich nach dem Bau­ kastenprinzip zusammensetzen, wobei der Werkstoff für das brennraumseitige Unterteil des Isolierkörpers ent­ sprechend den erhöhten Anforderungen im Brennraum aus hochwertiger oder Standard-Keramik, z.B. aus Aluminiumoxid (Al₂O₃),und das anschlußseitige Oberteil des Isolierkörpers zur Kostenersparnis wahlweise aus weniger hochwertigem Aluminiumoxid mit Porzellananteil oder aus Kunststoff oder einem Verbund aus Keramik oder Kunststoff hergestellt werden kann. Anstelle der bis­ herigen Glasur können dann im Oberteil Lacke oder farbige Kunststoffe verwendet werden. Je nach Anforderung können also verschiedene Isolierkörper-Oberteile mit dem Isolier­ körper-Unterteil zusammengesetzt werden.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maß­ nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserun­ gen der im Anspruch 1 angegebenen Zündkerze möglich. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dabei aus Anspruch 4. Durch diese Maßnahmen werden Anschlußbolzen und Mittelelektrode bei der Montage auto­ matisch in dem zugehörigen Teil des Isolierkörpers be­ festigt und können nicht aus der Zentralbohrung heraus­ fallen.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispieles in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung eine Zündkerze zur Hälfte in Seitenansicht und zur Hälfte im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Die in der Zeichnung teilweise geschnitten dargestellte Zündkerze mit Luftfunkenstrecke für eine Brennkraft­ maschine weist ein metallisches Kerzengehäuse 10 auf, das auf einem im Durchmesser reduzierten Endabschnitt 11 ein Außengewinde 12 trägt, mittels dessen die Zündkerze in den Brennraum eines nicht dargestellten Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine eingeschraubt wird. Zum Einschrau­ ben dient in bekannter Weise ein Schlüsselsechskant 13. Ein Dichtring 14 sorgt für den gasdichten Einbau der Zündkerze in den Brennraum. Am Endabschnitt 12 ist auf dessen in den Brennraum der Brennkraftmaschine hinein­ ragenden Stirnseite eine als Stirnelektrode ausgebildete Masseelektrode 15 befestigt.

Die Zündkerze weist ferner einen Isolierkörper 16 auf, der auf einem Längsabschnitt von dem Kerzengehäuse 10 umschlossen wird. Der Isolierkörper 16 enthält eine längsdurchgehende Zentralbohrung 17, in welcher hinter­ einanderliegend ein elektrischer Anschlußbolzen 18 und eine Mittelelektrode 19 angeordnet sind, die an beiden Stirnseiten des Isolierkörpers 16 vorstehen. Der Isolier­ körper 16 ist innerhalb des Umschließungsbereiches des Kerzengehäuses 10 in ein anschlußseitiges Oberteil 161 und ein brennraumseitiges Unterteil 162 quergeteilt. Diese stoßen über eine hochisolierende Trennschicht 20 aneinan­ der. Die Trennebene zwischen Oberteil 161 und Unterteil 162 ist so gelegt, daß die Trennschicht 20 in einem Teil des Isolierkörpers 16 angeordnet ist, der nach Einbau der Zündkerze in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine außerhalb des Brennraums liegt. Der Anschlußbolzen 18 und die Mittelelektrode 19 sind jeweils bis zur Trennschicht 20 geführt und durch diese voneinander getrennt, wobei der Anschlußbolzen 18 das Oberteil 161 und die Mittelelek­ trode 19 das Unterteil 162 des Isolierkörpers 16 ganz durchzieht. Anschlußbolzen 18 und Mittelelektrode 19 tragen jeweils an ihrem der Trennschicht 20 zugekehrten Ende einen einstückigen, sich kegelförmig erweiternden Fuß 21 bzw. 22, der mit seiner querschnittsgrößeren Fuß­ fläche zur Trennschicht 20 weist. Entsprechend ist die Zentralbohrung 17 im Bereich der Trennebene zwischen Oberteil 161 und Unterseite 162 konisch erweitert, so daß die Füße 21, 22 von Anschlußbolzen 18 und Mittelelektrode 19 in diesen Erweiterungen einliegen. Nach der Montage der Zündkerze verhindern die Füße 21, 22 ein Herausglei­ ten des Anschlußbolzens 18 bzw. der Mittelelektrode 19 aus der Zentralbohrung 17. Der Anschlußbolzen 18 und die Mittelelektrode 19 sind mittels eines durch die Trenn­ schicht 20 zentral hindurchtretenden Kontaktstiftes 23 elektrisch miteinander verbunden. Der Kontaktstift 23 kann dabei als Kerbstift ausgebildet sein, der einen zentralen Durchbruch in der Trennschicht 20 durchdringt und in Miteinander fluchtenden Sacklöchern auf den einan­ der zugekehrten Stirnflächen von Anschlußbolzen 18 und Mittelelektrode 19 formschlüssig einliegt. Vorteilhaft ist es auch, den Kontaktstift 23 als Dorn auszubilden, der die dann als Vollisolierscheibe ausgebildete Trenn­ schicht 20 bei der Montage durchsticht und den Anschluß­ bolzen 18 mit der Mittelelektrode 19 kontaktiert. Der als Dorn ausgebildete Kontaktstift 23 ist dann vorteilhaft entweder am Anschlußbolzen 18 oder an der Mittelelektrode 19 - vorzugsweise einstückig - befestigt und steht an dessen bzw. deren endseitigen Stirnfläche axial vor. Die Länge des Dorns ist wenig größer zu bemessen als die axiale Dicke der Trennschicht 20, so daß die gegenüber­ liegende Mittelelektrode 19 bzw. der gegenüberliegende Anschlußbolzen 18 bei der Montage der Zündkerze von dem Dorn nach Durchstoßen der Trennschicht 20 sicher kontak­ tiert wird. Die Mittelelektrode 19 steht am brennraumsei­ tigen Ende des Unterteils 162 des Isolierkörpers 16 vor bis nahe zu der Seitenelektrode 15. In dem Luftspalt zwischen Seitenelektrode 15 und Mittelelektrode 19 bildet sich bei Anlegen einer Zündspannung an die Zündkerze eine Luftfunkenstrecke aus.

Das Unterteil 162 des Isolierkörpers 16 ist aus sog. Standard-Keramik hergestellt, deren Werkstoff im wesent­ lichen aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) besteht das die brenn­ raumseitigen Anforderungen erfüllt. Das Oberteil 161 des Isolierkörpers ist aus Kostengründen aus preiswerter technischer Keramik mit weniger Aluminiumoxid und größerem Porzellananteil oder aus Kunststoff hergestellt. Auch die Fertigung des Oberteils 161 als Kunststoff-Kera­ mik-Verbundteil ist vorteilhaft. Während das Unterteil 162 keine Oberflächenglasur trägt, können beim Oberteil 161 Lacke oder eingefärbte Kunststoffe verwendet werden.

Die Trennschicht 20 ist als Silikon- oder Epoxidscheibe ausgebildet, die zugleich die Funktion einer Gasdichtung zum Brennraum der Brennkraftmaschine hin übernimmt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Zündkerze mit Luftfunkenstrecke beschränkt. Sie kann in gleicher Weise auch bei einer Zündkerze mit Gleitfunkenstrecke oder bei einer Mischtyp-Zündkerze, einer sog. Gleitfunken- Luftfunken-Zündkerze, verwendet werden.

Claims (8)

1. Zündkerze für Brennkraftmaschinen mit einem Kerzengehäuse, (10) das ein Außengewinde zum teilweisen Einschrauben des Kerzengehäuses in den Brennraum einer Brennkraftmaschine und am in den Brennraum hineinragenden Ende eine Masseelektrode (15) trägt, mit einem auf einem Längsabschnitt von dem Kerzengehäuse umschlossenen, eine längsdurchgehende Zentralbohrung aufweisenden Isolierkörper (16), der innerhalb des Umschließungsbereiches des Kerzengehäuses (10) in ein anschlußseitiges Oberteil (161) und ein brennraumseitiges Unterteil (162) quergeteilt ist, die über eine hochisolierende Trennschicht (20) aneinanderstoßen, wobei die Trennschicht (20) im rückwärtigen brennraumfernen Teil des Isolierkörpers (10) angeordnet ist, und mit einer Mittelelektrode (19) und einem mit dieser elektrisch leitend verbundenen elektrischen Anschlußbolzen (18), die in der Zentralbohrung hintereinander einliegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbolzen (18) und die Mittelelektrode (19) jeweils bis zur Trennschicht (20) geführt und durch diese voneinander getrennt sind, wobei der Anschlußbolzen (18) das Oberteil (161) und die Mittelelektrode (19) das Unterteil (162) des Isolierkörpers (16) durchzieht, und daß ein die Trennschicht (20) vorzugsweise zentral durchstoßender Kontaktstift (23) Anschlußbolzen (18) und Mittelelektrode (19) elektrisch miteinander verbindet.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trennschicht (20) als öffnungslose Vollisolierscheibe und der Kontaktstift (23) als Dorn ausgebildet ist, der die Vollisolierscheibe durchsticht und die Mittelelektrode (19) und den An­ schlußbolzen (18) kontaktiert.

3. Zündkerze nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dorn (23) entweder an dem Anschlußbolzen (18) oder an der Mittelelektrode (19) befestigt ist und von dessen oder deren endseitigen Stirnfläche vorzugsweise mittig axial vorsteht und daß die Länge des Dorn (23) wenig größer bemessen ist als die axiale Dicke der Vollisolierscheibe (20).

4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1-3 , dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbolzen (18) und die Mittelelektrode (19) an ihrem der Trenn­ schicht (20) zugekehrten Ende jeweils einen einstücki­ gen, sich kegelförmig erweiternden Fuß tragen, der mit seiner querschnittsgrößeren Fußfläche zur Trennschicht (20) weist.

5. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht (20) zugleich als Gasdichtung zum Brennraum der Brenn­ kraftmaschine hin ausgebildet ist.

6. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht (20) als Silikon- oder Epoxidharzscheibe ausgebildet ist.

7. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (162) des Isolierkörpers (16) aus Standard-Keramik, vorzugs­ weise Aluminiumoxid, besteht.

8. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (161) des Isolierkörpers (10) aus technischer Keramik und/ oder Kunststoff besteht.