Beschreibung

Titel

Glühstiftkerze

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze für einen Verbrennungsmotor. Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind bereits Glühstiftkerzen mit einem keramischen Heizstift bekannt. So offenbart die EP 1 707 883 AI eine Glühstiftkerze mit einem keramischen Heizstift, und einem Anschlussbolzen, wobei die elektrische Kon- taktierung zwischen dem Anschlussbolzen und dem keramischen Heizstift über einen elektrisch leitenden Draht erfolgt. Der elektrisch leitende Draht ist dabei in ein Isolationspulver eingebettet um einen Kurzschluss durch einen Kontakt des elektrisch leitenden Drahtes mit dem Gehäuse zu vermeiden. Bei diesen Glühstiftkerzen ist ein Isolationspulver in das Gehäuse eingefüllt, welches den elekt- risch leitenden Draht gegenüber dem Gehäuse isoliert und dazu eine mechanische Stabilisierung des Drahtes gegen Erschütterungen bewirkt.

Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bietet demgegenüber den Vorteil, dass sie eine vereinfachte Kontaktierung eines keramischen Glühstifts ermöglicht, welche sich unter Verzicht auf ein isolierendes Füllpulver einfach und kostengünstig herstellen lässt. Ferner ist die erfindungsgemäße Glühstiftkerze robuster gegen thermischen und mechanischen Stress, da die Verbindung über das Kontaktelement stabiler ist als die bekannte Drahtverbindung. Durch die robuste und steife elektrische Verbindung zwischen Anschlussbolzen und dem keramischen Heizstift kann die Befüllung des Gehäuses der Glühstiftkerze mit einem Isolationspulver entfallen, was bei der Herstellung mindestens einen Prozessschritt und somit signifikant Kosten einspart und ggf. den Herstellungsprozess beschleunigt. Durch die Anordnung der zweiten elektri- sehen Kontaktierungsstelle an einer Umfangsfläche des keramischen Heizstifts in Kombination mit einer axial verschiebbaren elektrischen Kontaktierung des Kontaktelements am keramischen Heizstift wird ein Schleifkontakt des Kontaktelements an der zweiten Kontaktierungsstelle ausgebildet, wodurch ein Längenausgleich durch unterschiedliche thermische Ausdehnung von Anschlussbolzen und keramischem Heizstift ermöglicht wird. Ferner wirken keine Querkräfte auf das Kontaktelement, so dass auch bei einer thermischen Relaxation beim Betrieb der Glühstiftkerze kein Abheben oder Wegbiegen des Kontaktelements von der zweiten elektrischen Kontaktierungsstelle zu befürchten ist. Somit wird eine dauerhaft sichere elektrische Kontaktierung des keramischen Heizstiftes gewährleistet.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Glühstiftkerze möglich.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der keramische Heizstift einen anschlussseitigen, dem Anschlussbolzen zugewandten Abschnitt aufweist, welcher gegenüber dem restlichen keramischen Glühstift einen reduzierten Durchmesser aufweist. Durch die Reduzierung des Durchmessers in diesem Abschnitt wird radial zum Abschnitt Platz im Gehäuse geschaffen, so dass der Abstand zwischen dem Abschnitt und einer Gehäusewand oder einem im Gehäuse angeordneten Stützrohr vergrößert. Durch den größeren Abstand ergibt sich zum einen mehr Platz für die seitliche Kontaktierung der zweiten elektrischen Kontaktierungsstelle an der Umfangsfläche des keramischen Heizstifts, und zum anderen wird durch den vergrößerten Abstand die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses oder von Funkenschlag zwischen dem Kontaktelement und dem Stützrohr und/oder dem Gehäuse reduziert.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Anschlussbolzen eine Bohrung aufweist, in welcher das Kontaktelement fixiert ist. Eine Bohrung ist eine einfache und sichere Möglichkeit, das Kontaktelement am Anschlussbolzen zu fixieren. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Bohrung zentrisch in einer dem keramischen Heizstift zugewandten Stirnseite des Anschlussbolzens eingebracht ist. Da der Anschlussbolzen und der keramische Heizstift zentrisch und koaxial in dem Gehäuse der Glühstiftkerze angeordnet sind, kann das Kontaktelement so in beliebiger Endlage eingeschraubt werden, wodurch die Montage vereinfacht wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das Kontaktelement eine radial federnde Kontakthülse und eine Anschlussleiter aufweist. Während der Anschlussleiter möglichst steif ausgelegt sein sollte, um eine präzise Fixierung am Anschlussbolzen zu gewährleisten, kann die Kontakthülse dünner und flexibler ausgebildet sein, um eine bessere axiale Verschiebbarkeit mit entsprechender Vorspannung gegenüber dem keramischen Heizstift zu ermöglichen. Durch die radial federnde Kontakthülse wird ein sicherer Schleifkontakt zwischen dem Kotaktelement und der zweiten Kontaktierungsstelle am anschlussseitigen Abschnitt des Heizstiftes hergestellt. Zusätzlich wird die Kontakthülse durch den keramischen Heizstift, insbesondere durch den anschlussseitigen Abschnitt zentriert, so dass in dem Kontaktelement eine gewisse Flexibilität gewahrt bleiben muss, um evtl. Versätze durch Montage, mechanische Kräfte im Betrieb und/oder unterschiedliche thermische Ausdehnungen der Bauteile zu kompensieren. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Anschlussleiter mit einem stiftförmigen Abschnitt in der Bohrung des Anschlussbolzens elektrisch leitend verbunden ist. Dadurch kann eine sichere, elektrische Verbindung zwischen Anschlussbolzen und Kontaktelement realisiert werden.

Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Kontakthülse des Kontaktelements den keramischen Heizstift, insbesondere den anschlussseitigen Abschnitt mit der zweiten Kontaktierungsstelle aufnimmt. Durch die Aufnahme der Kontaktierungsstelle wird die Gefahr eines Abrutschens oder eines Verbiegens des elektrischen Kontakts von Anschlussbolzen zur keramischen Glühstiftkerze verringert. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Kontakthülse in axialer Richtung geschlitzt ist. Durch eine axiale Schlitzung entsteht ein axial verschiebbarer Klemmkontakt zwischen am anschlussseitigen Abschnitt des keramischen Heizstifts und dem Kontaktelement in der Art des genannten Schleifkontaktes. Dadurch bleibt die elektrische Verbindung auch bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen zwischen den zu kontaktierenden Bauteilen erhalten.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass an dem Anschluss- bolzen eine bevorzugt umlaufende Vertiefung ausgebildet ist. Durch die umlau- fende Vertiefung können das im Folgenden noch beschriebene isolierende Stützelement, aber auch Dichtelemente formschlüssig an dem Anschlussbolzen positioniert werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass zwischen dem Gehäuse und dem keramischen Heizstift ein Stützrohr angeordnet ist, wobei sich das Stützrohr koaxial zum Gehäuse innenliegend bis mindestens auf Höhe des Anschlussbolzens erstreckt, und wobei zwischen dem Stützrohr und dem Anschlussbolzen ein isolierendes Stützelement angeordnet ist. Durch das isolierende Stützelement wird der Anschlussbolzen gehäusefest im Gehäuse gelagert. Ferner sorgt das isolierende Stützelement für eine elektrische Isolation zwischen Anschlussbolzen und Gehäuse, was eine Voraussetzung für den Verzicht auf ein in das Gehäuse eingefülltes Isolationspulver ist.

Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass zwischen dem Gehäuse und dem Anschlussbolzen ein isolierendes Stützelement angeordnet ist. Dies ermöglicht eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze, welche kein Stützrohr benötigt, wodurch die Zahl der Bauteile reduziert wird.

Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn an dem Stützrohr oder an dem Gehäuse eine Sicke ausgebildet ist, wobei die Sicke das isolierende Stützelement gegen den Anschlussbolzen drückt. Durch die Sicke ist das isolierende Stützelement an seiner radial außenliegenden Mantelfläche zumindest teilweise formschlüssig fixiert, was ein Verrutschen des isolierenden Stützelementes hemmt. Insbesondere vorteilhaft ist dabei, wenn die Sicke am Stützrohr oder am Gehäuse auf gleicher Höhe wie die Vertiefung am Anschlussbolzen ausgebildet ist. Somit ist eine einfache und sichere Fixierung des isolierenden Stützelements möglich.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass an dem Anschlussbolzen eine Stützfläche ausgebildet ist, welche sich an dem isolierenden Stützelement abstützt. Durch das Abstützen der Stützfläche am isolierenden Stützelement kann die gehäusefeste Fixierung des Anschlussbolzens alternativ oder zusätzlich realisiert bzw. unterstützt werden. Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze mit einem keramischen Heizstift.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze.

Fig. 3a und Fig. 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel des Kontaktelements aus den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 oder Fig. 2.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.

In Fig. 1 ist der brennraumseitige Abschnitt einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze dargestellt. Die Glühstiftkerze weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Anschlussbolzen 4 angeordnet ist. Die Glühstiftkerze weist ferner einen keramischen Heizstift 2 auf, welcher konzentrisch zum Anschlussbolzen 4 in Verlängerung einer Mittelachse der Glühstiftkerze angeordnet ist. Dabei ragt eine brennraumseitige Spitze des keramischen Heizstiftes 2 über das Gehäuse 1 hinaus. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem keramischen Heizstift 2 ist ein Stützrohr 3 angeordnet, welches kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse 1 und dem keramischen Heizstift 2 verbunden ist. Der Anschlussbolzen 4 weist an seiner dem keramischen Heizstift 2 zugewandten Stirnseite eine Bohrung 9 auf, in welche ein Kontaktelement 8 befestigt ist. Das Kontaktelement 8 kann in der Bohrung 9 mittels Löten, Schweißen oder Vercrimpen elekt- risch leitend eingesetzt sein. Es ist aber auch denkbar, das Kontaktelement 8 in die Bohrung 9 einzuschrauben.

An dem keramischen Heizstift 2 ist eine erste elektrische Kontaktierungsstelle 6 vorhanden, welche über das Stützrohr 3 mit dem Gehäuse 1 elektrisch leitend verbunden ist und zur elektrischen Verbindung mit dem Minus-Pol dient. Ferner ist an dem keramischen Heizstift 2 ein anschlussseitiger Abschnitt 5 ausgebildet, wobei eine Stirnfläche des anschlussseitigen Abschnitts 5 in Richtung des Anschlussbolzens 4 ausgerichtet ist. Der anschlussseitige Abschnitt 5 weist zur elektrischen Verbindung mit dem Plus-Pol eine zweite elektrische Kontaktierungsstelle 7 auf, welche an einer Umfangsfläche des anschlussseitigen Abschnitts 5 liegt.

Der anschlussseitige Abschnitt 5 mit der zweiten elektrischen Kontaktierungsstelle 7 ist als ein zylindrischer Fortsatz des keramischen Heizstifts 2 ausgeführt und weist gegenüber dem restlichen keramischen Heizstift 2 einen reduzierten Durchmesser auf. Diese Ausführung ist vorteilhaft, wenn der keramische Heizstift 2 in dem Stützrohr 3 aufgenommen ist, um einen entsprechenden radialen Abstand zwischen der zweiten elektrischen Kontaktierungsstelle 7 und einer Innenwand des Stützrohrs 3 auszuführen.

Zur elektrischen Kontaktierung der zweiten elektrischen Kontaktierungsstelle 7 mit dem Anschlussbolzen 4 ist das Kontaktelement 8 vorgesehen, welches an einem Ende mit einem radial federnden Abschnitt axial verschiebbar am an- schlussseitigen Abschnitt 5 mit der zweiten Kontaktierungsstelle 7 und am anderen Ende fest mit dem Anschlussbolzen 4 verbunden ist. Der radial federnde Abschnitt des Kontaktelements 8 bildet am anschlussseitigen Abschnitt 5 des Heizstiftes 2 einen Schleifkontakt aus. Mittels des Schleifkontakts werden Längenänderungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen ausgeglichen. Innerhalb des Stützrohres 3 ist ein elektrisch isolierendes Stützelement 12 angeordnet, das im Stützrohr 3 fixiert ist. Die Fixierung erfolgt mittels einer im Stützrohr 3 eingebrachten, umlaufenden Sicke 13, die in das elastisch oder plastisch verformbare Stützelement 12 drückt. Dadurch wird der Anschlussbolzen 4 innerhalb des Stützrohres 3 gehäusefest fixiert. Wie in den Figuren 3a und 3b zu sehen ist, weist das Kontaktelement 8 eine radial federnde Kontakthülse 8.1, welche den radial federnden Abschnitt bildet, und einen im Wesentlichen starren Anschlussleiter 8.2 auf. Der Anschlussleiter 8.2 ist gebogen ausgeführt, so dass ein elektrischer Leiter vom Durchmesser der Kontakthülse 8.1 hin zur Bohrung 9 des Anschlussbolzens 4 entsteht. Der Anschlussleiter 8.2 ist mit einem stiftförmigen Abschnitt in die an der dem keramischen Heizstift 2 zugewandten Stirnfläche des Anschlussbolzens 4 eingebrachte Bohrung 9 beispielsweise mittels Löten, Schweißen oder Vercrimpen elektrisch leitend eingesetzt. Die Kontakthülse 8.1 ist in axialer Richtung geschlitzt, so dass eine radial federnde Vorspannung aufgebracht werden kann. Durch die radiale Vorspannung bildet die Kontakthülse 8.1 einen axial verschiebbaren Klemmkontakt am anschlussseitigen Abschnitt 5 mit der zweiten elektrischen Kontaktie- rungsstelle 7 in der Art des genannten Schleifkontakts aus. Dadurch bleibt die elektrische Verbindung auch bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen zwischen den zu kontaktierenden Bauteilen erhalten.

In Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze offenbart. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wird im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 verzichtet auf ein Stützrohr 3. Dementsprechend ist die erste Kontaktierungsstelle 6 des keramischen Heizstiftes 2 unmittelbar mit dem Gehäuse 1 verbunden. Die elektrische Kontaktierung des Minus-Pols erfolgt also direkt über die erste Kontaktierungsstelle 6 am keramischen Heizstift 2 und das Gehäuse 1. Dadurch entsteht zwischen keramischem Heizstift 2 und Gehäuse, insbesondere im Bereich des anschlussseitigen Abschnitts 5 mit der zweiten elektrischen Kontaktierungsstelle 7 mehr Platz, so dass auf eine Durchmesserreduktion des keramischen Heizstifts 2 an dem anschlussseitigen Abschnitt 5 verzichtet werden kann. Ferner ist am Anschlussbolzen 4 ein Bund 11 ausgebildet, welcher sich an einer heiz- stiftseitigen Stützfläche an dem isolierenden Stützelement 12 abstützt. Das isolierende Stützelement 12 ist dabei zwischen dem Gehäuse 1 und dem Anschlussbolzen 4 angeordnet, wobei die Sicke 13 zur Fixierung des isolierenden Stützelements 12 am Gehäuse 1 ausgebildet ist und eine zumindest teilweise formschlüssige Verbindung herstellt. Über den Bund 11 und die Stützfläche ist der Anschlussbolzen 4 mittels des gehäusefesten, isolierenden Stützelements 12 in axialer Richtung arretiert. Alternativ oder zusätzlich kann das isolierende Stützelement 12 mit dem Stützrohr 3 oder mit dem Gehäuse 1 zur Fixierung verklebt werden, wobei die gezeigte, zumindest teilweise formschlüssige Verbindung über die Sicke 13 bevorzugt ist.