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Die
Notwendigkeiten einer Leistungssteigerung und einer Verringerung
der Verschmutzung führen
zu immer größeren Anforderungen
an die Architektur der Motoren. Diese Anforderungen zeigen sich insbesondere
beim Zündsystem
in immer kleineren Zündkerzendimensionen
sowie in einer Verringerung der Radialdimensionen des Zugriffschachts
auf die Zündkerze,
um insbesondere den verfügbaren
Raum im Zylinderkopf zu vergrößern, um
den Durchgang neuer Kühlkanäle zu ermöglichen:
die Verringerung des Raums für
die Zündkerze
und ihren Zugriffschacht führt
unter anderem zur Herstellung von Spulen des Typs „Stiftspulen", die direkt im Zugriffschacht
auf die Zündkerze
angeordnet sind.
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Dennoch
sind einerseits auf Grund des Unterschiedes der Lebensdauer zwischen
der eigentlichen Zündkerze
und ihrer Spule sowie andererseits der Standardisierungszielsetzungen
der Komponenten (jeder Motortyp erfordert nämlich eine spezifisch angepasste
Zündkerze,
während
ein Spulentyp der Zündkerze
mehreren Motortypen gemein sein kann) die Zündkerze und ihre Spule meistens
getrennt, und die einzige zwischen ihnen bestehende Verbindung ist
nun elektrischen Typs, wobei der mechanische Halt jedes der Elemente
auf unabhängige
Weise gewährleistet
wird, auch im Falle der vorher erwähnten „Stiftspulen".
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Überdies
wird nach einer im Stand der Technik gut bekannten Montageart das
Einspannungsmoment der Zündkerze
im Allgemeinen an das Gehäuse der
Zündkerze
angelegt, wobei das Gehäuse
herkömmlicherweise
ein männliches
Gewinde, das dazu bestimmt ist, mit einem komplementären weiblichen Gewinde
zusammenzuwirken, das in dem Zylinderkopf vorgesehen ist, und ein
Element umfasst, das für
das kontrollierte Anziehen der Gewindeeinheit bestimmt ist. Eine
solche Montageart erfordert nun die Verwendung eines spezifischen
Werkzeugs, das um die Spule und die Zündkerze in den Zugriffschacht der
Zündkerze
geführt
wird: eine solche Ausführung erfordert
somit, dass insbesondere um die Spule und im Zugriffschacht zur
Zündkerze
ein freier Raum vorhanden ist, der außerhalb der Montage- und Demontagevorgänge der
Zündkerze
nicht verwendet wird. Nun widerspricht das Vorhandensein eines solchen Raums
den vorher erwähnten
Dimensionsanforderungen.
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Im
Nachfolgenden ist mit „unterer" der Teil einer Zündkerze
bezeichnet, der dazu bestimmt ist, der Brennkammer eines Verbrennungsmotors
am nächsten
zu sein, und mit „oberer" der der Zündkerze
gegenüber
liegende Teil bezeichnet.
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Mit „dünne leitende
Schicht" ist auch
ein Material bezeichnet, das eine starke elektrische Leitfähigkeit
besitzt, eine metallische Schicht eines nicht magnetischen Materials
mit einer Dicke mindestens gleich oder größer als die Hautdicke im betreffenden Frequenzbereich,
d. h. zwischen 1 Megahertz und 10 Megahertz, die eine Funktion der
elektromagnetischen Abschirmung sicherstellt. Die starke elektrische
Leitfähigkeit
der Materialien ist analog zu jener des Kupfers oder des Silbers,
Referenzmaterialien auf diesem Gebiet (der Wert der elektrischen
Leitfähigkeit
des Kupfers ist 5,9 × 10–7 Siemens
pro Meter und jene des Silbers ist größer als jene des Kupfers).
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Es
sind verschiedene Arten der Montage einer Zündkerze und ihrer Spule bekannt,
bei denen der um die Einheit für
den Durchgang eines Werkzeugs zur mechanischen Montage der Zündkerze
auf dem Zylinderkopf des Motors reservierte Raum auf ein Minimum
reduziert ist.
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Das
Dokument
EP 1249907 beschreibt
somit beispielsweise ein Verfahren zur Montage einer Zündkerze
und ihrer Spule, bei dem der Zugriffschacht auf die Zündkerze
von einer gewissen Zahl von glatten, im Wesentlichen zylindrischen,
konzentrischen Löchern
gebildet ist, deren jeweilige Durchmesser derart angepasst sind,
dass sie mindestens einen im Wesentlichen sauf die Achse des Schachts senkrechten
Sitz bilden, wobei eine Stützfläche der Zündkerze
senkrecht auf die gemeinsame Achse der Zündkerze und des Zugriffschachts
am Sitz zur Anlage gelangt, wobei die Positionierung der Zündkerze mit
Hilfe eines überragenden
Elements erfolgt, das sich auf dem unteren Teil der Zündkerze
befindet und dazu bestimmt ist, mit einem komplementären Absatz
zusammenzuwirken, der in den Wänden
des Zugriffschachts vorgesehen ist. Bei der in dem Dokument
EP1249907 vorgesehenen Vorrichtung
wird nun eine Kappe, die von einem im Wesentlichen zylindrischen
röhrenförmigen Teil,
der von einem im Wesentlichen flachen Flansch begrenzt ist, dessen Außendurchmesser
größer als
der Durchmesser des Zugriffschachts ist, und dessen Fläche im Wesentlichen
auf die Achse des röhrenförmigen Teils
und des Zugriffschachts senkrecht ist, gebildet ist, auf dem oberen
Teil der Zündkerze
angeordnet. Die Abmessungen der Kappe sind derart vorgesehen, dass, wenn
der im Wesentlichen flache Flansch auf der Oberseite des Zugriffschachts
der Zündkerze
aufliegt, das Ende des röhrenförmigen Teils
der Kappe auf einem Teil der Zündkerze
zur Anlage gelangt und so einen Halt der Zündkerze in ihrem Zugriffschacht durch
Kompression sicherstellt: das Festklemmen der Einheit erfolgt durch
Schrauben des im Wesentlichen flachen Flansches auf die Oberseite
der Brennkammer. Bei der in dem Dokument
EP1249907 dargestellten Vorrichtung
ist die Spule ferner in die Kappe integriert, wobei der elektrische
Kontakt zwischen der Spule und der Zündkerze mit Hilfe einer Spiralfeder
gewährleistet
ist, die bei der Positionierung der Kappe komprimiert wird.
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Eine
solche Vorrichtung erfordert allerdings, auch wenn sie es ermöglicht,
die Notwendigkeit des Vorsehens eines Raums, der spezifisch für den Durchgang
eines Anziehwerkzeugs im Zugriffschacht zur Zündkerze bestimmt ist, zu vermeiden, die
Herstellung einer großen
Zahl von Präzisionsteilen.
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Sie
ist ferner nur unperfekt an Funkfrequenzplasmazündkerzen angepasst, insbesondere
auf Grund der Art der Verbindung zwischen der Zündkerze und ihrer jeweiligen
Spule.
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Ebenso
schlägt
die Veröffentlichung
EP0969575 eine Zündkerze
in Verbindung mit einer Spule vor. Die Zündkerze dieser Veröffentlichung
ist ein herkömmliches
Funkenzündkerzenmodell
und umfasst keinen kapazitiven Teil, wie bei den Funkfrequenzplasmazündkerzen.
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Eine
Funkfrequenzplasmazündkerze
umfasst nämlich
im Allgemeinen einen oberen, im Wesentlichen induktiven Teil, der
hauptsächlich
von der Spule der Zündkerze
und einer Hülle
gebildet ist, die eine Abschirmung des im Wesentlichen induktiven Teils
bildet, und einen im Wesentlichen kapazitiven unteren Teil, der
hauptsächlich
aus einer koaxialen Struktur besteht, wobei sich die Gesamtheit
wie ein LC-Resonator verhält.
Nun ist bekannt, dass die Kontinuität und die Qualität der elektrischen
Verbindung zwischen den verschiedenen Komponenten eines solchen
Resonators eine wesentliche Rolle bei der Optimierung seiner Leistungen
spielen. Überdies müssen die
Abmessungen der Elemente des Resonators in Abhängigkeit vom Funkfrequenzfunktionsbereich
definiert werden, um die Leistungen des Resonators zu optimieren:
insbesondere muss die Länge
des im Wesentlichen kapazitiven Teils möglichst gering sein, damit
der Wert der Kapazität
gering bleibt; ferner muss der Durchmesser des im Wesentlichen induktiven
Teils möglichst
groß sein,
damit der Wert des Überspannungskoeffizienten
des so gebildeten Resonators optimal ist. Diese Anforderungen setzen
nun ein Überdenken
der Ausführungs-
und Montageart der Elemente der Einheit, die den vorher erwähnten Resonator
bildet, voraus.
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Das
Dokument
DE-C-19723784 beschreibt eine
Zündkerze
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
vorliegende Erfindung soll eine Montagevorrichtung vorschlagen,
bei der die Verbindung zwischen der Spule und den anderen Elementen,
die die Zündkerze
bilden, sowohl die elektrische Kontinuität als auch eine mechanische
Kopplung gewährleistet, wobei
sie das Anbringen der so gebildeten Einheit ermöglicht, ohne ein Werkzeug um
die Spule einführen zu
müssen,
um auf dem Gehäuse
der Zündkerze
zur Auflage zu gelangen.
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Vorzugsweise
wird die Erfindung für
eine Funkfrequenzplasmazündkerze
angewandt.
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Die
Erfindung erreicht ihr Ziel mit einer Zündkerze nach Anspruch 1.
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Erfindungsgemäß umfasst
der im Wesentlichen kapazitive Teil der Zündkerze insbesondere ein Gehäuse, das
eine im Wesentlichen zylindrische zentrale Elektrode umgibt, die
die Rolle einer Hochspannungselektrode innehat, und ist der im Wesentlichen
induktive Teil der Zündkerze
aus einem oder mehreren Materialien hergestellt und hat eine Ausführung, die
es ermöglicht,
ein Einspannungsmoment auf das Gehäuse der Zündkerze zu übertragen.
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Vorzugsweise
besitzt das Gehäuse
auf der Außenseite
seines Teils, der dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors, der mit
der Zündkerze
ausgestattet ist, am nächsten
ist, eine geeignete Form für die
Anbringung und Befestigung der Zündkerze
auf dem Zylinderkopf, wobei die Zündkerze ferner an ihrem Ende,
das ihrem Ende gegenüber
liegt, das dem Zylinderkopf am nächsten
ist, ein Anschlusselement, das mit einer Anschlussvorrichtung verbunden
ist, wobei das Anschlusselement eine entsprechende Form aufweist,
die dank der Übertragung
eines Einspannungsmoments vom im Wesentlichen induktiven Teil auf
das Gehäuse
die Verwendung eines einfachen und Platz sparenden Werkzeug für die Anordnung
und Befestigung der Zündkerze
auf dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors ermöglicht.
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Vorzugsweise
wird das Einspannungsmoment vom Umfang des im Wesentlichen induktiven Teils
der Zündkerze übertragen,
und die Erfindung kann nun eines oder mehrere der folgenden Merkmale
aufweisen:
- – die Hülle des im Wesentlichen induktiven
Teils ist eine dünne
metallische Folie, die auf das Gehäuse der Zündkerze geschweißt ist,
und ist aus einem Material mit einer starken elektrischen Leitfähigkeit
hergestellt oder auf ihrer Innenseite mit einer dünnen leitenden
Schicht aus einem Material mit einer starken elektrischen Leitfähigkeit überzogen;
- – die
Hülle des
im Wesentlichen induktiven Teils und das Gehäuse der Zündkerze sind aus einem einzigen
metallischen Stück
aus einem Material hergestellt, das eine starke elektrische Leitfähigkeit
aufweist, oder sind auf der Innenseite mit einer dünnen leitenden
Schicht aus einem Material mit einer starken elektrischen Leitfähigkeit überzogen,
- – die
Hülle des
im Wesentlichen induktiven Teils ist eine Manschette aus einem Polymermaterial, die
auf ihrer Außenseite
mit einer dünnen
leitenden Schicht aus einem Material mit einer starken elektrischen
Leitfähigkeit überzogen
ist,
- – die
Hülle ist
aus einem Polymermaterial hergestellt, und der Teil des Gehäuses, der
dazu bestimmt ist, mit der Hülle
in Kontakt zu sein, umfasst eine Prägung komplementär zur Prägung, die
auf dem Querschnitt der Hülle
vorgesehen ist, und die dünne
leitende Schicht erstreckt sich bis zu der auf dem Querschnitt der
Hülle vorgesehenen
Prägung,
um einen elektrischen Kontakt zwischen den beiden Prägungen zu
gewährleisten.
- – Alternativ
wird das Einspannungsmoment von dem zentralen Element des im Wesentlichen
induktiven Teils der Zündkerze übertragen,
und die Erfindung kann nun eines oder mehrer der folgenden Merkmale
aufweisen:
- – das
zentrale Element des im Wesentlichen induktiven Teils hat die Form
eines Dorns, der einen erweiterten Durchmesser in seinem Teil nahe
dem Gehäuse
der Zündkerze
aufweist,
- – der
Dorn ist aus einem Isoliermaterial hergestellt,
- – der
Dorn weist in seinem Teil nahe dem Gehäuse der Zündkerze eine im Wesentlichen
polygonale Form auf, und die komplementäre Form zu dieser im Wesentlichen
polygonalen Form ist in dem Gehäuse
der Zündkerze
verwirklicht,
- – ein
dritter Teil ist radial in eine gemeinsame Lagerung des Dorns und
des Gehäuses
der Zündkerze
eingesetzt,
- – der
dritte Teil ein Stück,
das in die gemeinsame Lagerung in eine im Wesentlichen auf die gemeinsame
Achse des zentralen Elements des im Wesentlichen induktiven Teils
und des Gehäuses
der Zündkerze
senkrechte Richtung eingesetzt ist,
- – der
dritte Teil ist ein Keil, der in die gemeinsame Lagerung in eine
im Wesentlichen zur gemeinsamen Achse des zentralen Elements des
im Wesentlichen induktiven Teils und des Gehäuses der Zündkerze senkrechte Richtung
eingesetzt ist,
- – eine
Isoliermanschette ist um das zentrale Element des im Wesentlichen
induktiven Teils angeordnet, und die Außenseite der Isoliermanschette ist
mit einer dünnen
leitenden Schicht aus einem Material mit einer starken elektrischen
Leitfähigkeit überzogen,
- – die
dünne leitende
Schicht eines Materials mit starker elektrischer Leitfähigkeit,
die auf die Isoliermanschette aufgebracht ist, ist durch eine dünne leitende
Schicht eines Barrierematerials geschützt oder in eine Polymerfolie
integriert, die unter Vakuum auf die Außenseite der Isoliermanschette
aufgebracht wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Studie der nachfolgenden
Beschreibung hervor, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht,
in denen die Erfindung bei ihrer Anwendung für eine Funkfrequenzplasmazündkerze
beschrieben ist, wobei:
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1 eine
schematische Schnittansicht der Funkfrequenzplasmazündkerze
entlang ihrer Längsachse
ist,
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die 2A und 2B schematische Schnittansichten
einer bevorzugten Ausführungsart der
Erfindung entlang ihrer Längsachse
sind, bei der das Einspannungsmoment vom Umfang des im Wesentlichen
induktiven Teils übertragen
wird,
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die 3 und 4 perspektivische
Ansichten des Gehäuses
der Zündkerze
und der Hülle
des im Wesentlichen induktiven Teils nach zwei Varianten der in 2B dargestellten
Ausführungsart
sind,
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5 eine
schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsart
der Erfindung entlang ihrer Längsachse
ist, bei der das Einspannungsmoment von dem zentralen Elemente des
im Wesentlichen induktiven Teils übertragen wird,
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die 6A und 6B schematische Schnittansichten
von zwei Varianten der alternativen Ausführungsart der Erfindung, die
in 5 dargestellt ist, entlang ihrer Längsachse
sind.
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Im
Nachfolgenden ist dasselbe Element mit demselben Bezugszeichen auf
allen Figuren bezeichnet.
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Wie 1 zeigt,
wie vorher beschrieben wurde, umfasst eine Funkfrequenzplasmazündkerze 1 von
allgemeiner im Wesentlichen zylindrischer Form hauptsächlich einen
im Wesentlichen kapazitiven unteren Teil C und einen im Wesentlichen
induktiven oberen Teil I, wobei die Teile C und I von im Wesentlichen
länglicher
Form und in Serie angeschlossen sind und eine gemeinsame Längsachse
Z umfassen.
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Der
im Wesentlichen kapazitive Teil C umfasst insbesondere ein Gehäuse 2,
das dazu bestimmt ist, mit der Masse verbunden zu werden, und das
eine zentrale im Wesentlichen zylindrische Elektrode 3 mit
der Achse Z umgibt, die die Rolle einer Hochspannungselektrode innehat.
Ein Isolator 4 ist zwischen dem Gehäuse 2 und der zentralen
Elektrode 3 angeordnet, wobei der Isolator 4 derart
ausgeführt
ist, dass er die Funken zwischen den Elektroden 2 und 3 führt. Auf
im Stand der Technik gut bekannte Weise besitzt das Gehäuse 2 auf
seiner Außenfläche seines
unteren Teils, der dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors, der
mit der Zündkerze 1 ausgestattet
ist, am nächsten
ist, eine geeignete Form um die Zündkerze 1 auf dem
Zylinderkopf anzubringen, zu halten und festzuklemmen (beispielsweise
aber auf nicht einschränkende
Weise, wie in 1 dargestellt: ein Gewinde).
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Der
im Wesentlichen induktive Teil I der Zündkerze 1 umfasst
seinerseits eine Wicklung 5, deren Achse vorzugsweise im
Wesentlichen mit der Achse Z der zentralen Elektrode 3 und
der Zündkerze 1 zusammenfällt. Die
Wicklung 5 ist überdies
von einer Hülle 6 umgeben,
die vorzugsweise aus einem nicht magnetischen leitenden Material
hergestellt und dazu bestimmt ist, die elektromagnetischen Emissionen
der Zündkerze 1 zu
verringern die Rolle einer Abschirmung zu erfüllen, wobei die Abmessungen
der Hülle 6 derart
berechnet sind, dass die Gefahren eines Durchschlagens zwischen
der Wicklung 5 und der Hülle 6 minimiert werden.
Um die Durchschlaggefahren, die Quellen für störende Energieableitungen sind,
weiter zu verringern, ist vorzugsweise ein Isolator 7 zwischen
der Wicklung 5 und der Hülle 6 angeordnet,
und die Wicklung 5 ist um ein volles Element 8,
das aus einem nicht magnetischen Isoliermaterial hergestellt ist,
verwirklicht. Bei der Ausführungsart
der in 1 dargestellten Funkfrequenzplasmazündkerze
ist ein komplementärer
Isolator 9 ferner zwischen dem Isolator 7 und
dem Isolator 4 angeordnet, der das Gehäuse 2 und die zentrale Elektrode 3 trennt,
wobei ein elektrisch mit dem Gehäuse 2 verbundener
Teil 10 die Verbindung zwischen der Halterung der Isolatoren 4, 7 und 9 sicherstellt.
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Die
Materialien und Ausführungs-
und Montagearten dieser verschiedenen Elemente sind derart definiert
und eingesetzt, dass jeder Lufteinschluss im Bereich der Schnittstellen,
der auch Quelle für
Durchschlagen und Verluste ist, maximal begrenzt wird.
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Eine
Strommesswicklung 11 ist ebenfalls um die Wicklung 5 vorgesehen,
und eine Anschlussvorrichtung 13, die mit einem Stecker 12 (in
den Figuren nicht detailliert) verbunden ist, ist am oberen Ende der
Zündkerze 1 angeordnet.
Ein Ende der Wicklung 5 ist mit dem Stecker 12 verbunden,
das andere Ende der Wicklung 5 ist durch geeignete Mittel 14 (in den
Figuren nicht dargestellt) mit einem inneren Ende der zentralen
Elektrode 3 verbunden.
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Wie
vorher erwähnt,
verhält
sich eine solche Zündkerze 1 wie
ein Resonator LC, bei dem der kapazitive Teil und der induktive
Teil in Serie angeordnet sind, und bei dem der kapazitive Teil C
von dem Gehäuse 2,
der zentralen Elektrode 3, dem Isolator 4, der
zwischen der zentralen Elektrode 3 und dem Gehäuse 2 angeordnet
ist, und von den inneren Nebenkapazitäten, die mit der Geometrie
der Zündkerze 1 verbunden
sind, gebildet ist, wobei der im Wesentlichen induktive Teil I hauptsächlich von
der Wicklung 5, dem Isolator 7 und der Hülle 6 gebildet
ist.
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Um
die Nebenkapazitäten
maximal zu verringern, (wie dies oben erwähnt ist, sind die Leistungen des
so gebildeten Resonators umso besser, als der Wert der Kapazität des kapazitiven
Teils gering ist) muss die Länge
der Verbindung zwischen dem im Wesentlichen kapazitiven Teil C und
dem im Wesentlichen induktiven Teil I möglichst gering sein. Ebenso ist
der Überspannungskoeffizient
des Resonators LC, der von dem im Wesentlichen induktiven Teil I und
dem im Wesentlichen kapazitiven Teil C, die in Serie angeordnet
sind, gebildet ist, umso besser, als der Durchmesser des im Wesentlichen
induktiven Teils I groß ist.
Schließlich
muss die elektrische Qualität
der Verbindung zwischen den im Wesentlichen kapazitiven C und induktiven
Teilen I (insbesondere elektrische Kontinuität) auch maximal sein, um die Leistungen
des Resonators zu optimieren.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
schlägt vor,
eine starre Verbindungsart zwischen gewissen Elementen jedes der
im Wesentlichen kapazitiven C und im Wesentlichen induktiven Teile
I einzuführen, und
es durch den Einsatz von Materialien und Formen, die die Übertragung
eines Einspannungsmoments von dem im Wesentlichen induktiven Teil
I auf den im Wesentlichen kapazitiven Teil C ermöglichen, zu gestatten, dass
die Verbindung zwischen den Teilen C und I der Zündkerze 1 optimal
sowohl auf mechanischer Ebene als auch auf elektrischer Ebene hergestellt
werden kann.
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Wie
nun beschrieben wird, wird das Einspannungsmoment insbesondere auf
das Gehäuse 2 der Zündkerze 1 übertragen,
wobei diese Übertragung des
Einspannungsmoments entweder durch den Umfang des im Wesentlichen
induktiven Teils I (erste Ausführungsart
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die
in den 2A, 2B, 3 und 4 dargestellt
ist) oder durch das zentrale Element 8 des im Wesentlichen
induktiven Teils I (zweite Ausführungsart
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die in den 5, 6A und 6B dargestellt
ist) erfolgen kann. Ferner sind in Abhängigkeit von der Natur der gewählten Materialien
und insbesondere in Abhängigkeit
von den thermomechanischen Eigenschaften insbesondere des Isolators 7 mehrere
Varianten jeder der Ausführungsarten
der Erfindung möglich.
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Die 2A und 2B sind
schematische Schnittansichten entlang der Längsachse Z einer Funkfrequenzplasmazündkerze 1 von
Varianten der ersten Ausführungsart
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der das Einspannungsmoment für
die Herstellung der Verbindung zwischen dem im Wesentlichen kapazitiven
Teil C und dem im Wesentlichen induktiven Teil I der Zündkerze 1 vom
Umfang des im Wesentlichen induktiven Teils I übertragen wird. Der Hauptvorteil
dieses Übertragungstyps
besteht darin, dass er die mechanischen Spannungen auf den größten verfügbaren Radius
an die Stelle überträgt, an der
die Wirkung von Hebelarmen optimal ist, wobei dadurch die mechanischen Spannungen
auf die eigentlichen Materialien minimiert werden. Bei dieser Ausführungsart
der Erfindung bedeutet die Übertragung
des Einspannungsmoments des im Wesentlichen induktiven Teils I auf
den im Wesentlichen kapazitiven Teil C nun die Übertragung eines Torsionsmoments
von der Hülle 6 auf
das Gehäuse 2.
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2A stellt
eine Ausführungsart
der Erfindung dar, bei der die Hülle 6 metallisch
ist und so auch die Rolle einer vorher erwähnten Abschirmung erfüllt. Nach
bekannten Industrieverfahren kann die Hülle 6 aus verschiedenen
metallischen Materialien und nach unterschiedlichen geeigneten Techniken hergestellt
sein; sie kann insbesondere als Beispiel und auf nicht erschöpfende Weise
gleichzeitig mit dem Gehäuse 2 (durch
Schmieden oder Ziehen) hergestellt oder auf das Gehäuse 2 nach
getrennter Herstellung der beiden Teile geschweißt sein (Schmieden des Gehäuses 2 und
Ziehen/Walzen der Hülle 6).
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Zwei
Varianten sind je nach der Dicke der Hülle 6 möglich.
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Bei
einer ersten Variante ist die Dicke der Hülle 6 gering (zum
Beispiel ist sie im Wesentlichen kleiner oder gleich 0,5 mm): in
diesem Fall wird der Isolator 7, der zwischen der Spule 5 und
der Hülle 6 angeordnet
ist, derart gewählt,
dass er zum mechanischen Halt der Einheit beiträgt, wobei er in fester und nicht
komprimierbarer Form vorhanden ist. Auch in diesem Fall wird die
Verbindung durch Schweißen der
Hülle 6 auf
das Gehäuse 2 bevorzugt.
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Bei
einer zweiten Variante ist die Dicke der Hülle 6 größer (typischerweise
ist sie im Wesentlichen größer oder
gleich 0,5 mm): in diesem Fall reicht der innere mechanische Halt
der Hülle 6 aus, um
mechanisch die Übertragung
eines Torsionsmoments auf das Gehäuse 2 zu gewährleisten,
und der Isolator 7 kann nun in Form eines Druckgases oder einer
Isolierflüssigkeit
mit geringem Dehnungskoeffizienten vorhanden sein. In diesem Fall
wird nun die Herstellung der Hülle 6 und
des Gehäuses 2 in
einem Stück
bevorzugt.
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Bei
diesen beiden Varianten muss die Innenseite der Hülle 6 mit
einer Schicht von einigen Dutzend Mikrometer Dicke (typischerweise
30 bis 50 μm beispielsweise)
eines Materials mit starker elektrischer Leitfähigkeit (beispielsweise und
nicht einschränkend:
Silber oder Kupfer) überzogen
sein, um die Funkfrequenzleitfähigkeit
der Hülle 6 zu
verbessern und die Verluste durch Hauteffekt innerhalb derselben
zu begrenzen.
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Unabhängig von
der gewählten
Variante wird bei dieser Ausführungsart
der Erfindung die Übertragung
des Einspannungsmoments (hier Torsionsmoments) von dem im Wesentlichen
induktiven Teil I auf den im Wesentlichen kapazitiven Teil C der
Zündkerze
durch die starre metallische Verbindung erzielt, die bei der Herstellung
zwischen der Hülle 6 und
dem Gehäuse 2 durch
eines der vorher beschriebenen Mittel hergestellt wird (gleichzeitige
Herstellung der Hülle
und des Gehäuses
durch Schmieden oder Ziehen, oder getrennte Herstellung, dann starrer
Zusammenbau der Hülle 6 und
des Gehäuses 2,
beispielsweise durch Schweißen).
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2B stellt
eine Ausführungsart
dar, bei der die Hülle 6 aus
einem Isoliermaterial des Typs Polymer hergestellt ist. Da diese
Materialien eine geringere mechanische Härte als die metallischen Materialien
aufweisen, muss die Hülle 6 nun
eine relativ große
Dicke (im Wesentlichen und zum Beispiel von einigen Millimetern)
aufweisen, um die Übertragung des
Einspannungsmoments auf das Gehäuse 2 ermöglichen
zu können. Überdies
muss das für
die Herstellung der Hülle 6 verwendete
Material in diesem Fall einen dielektrischen Verlustfaktor derselben Ordnung
wie jener des Materials des Isolators 7 aufweisen. Bei
dieser Ausführungsart
der Erfindung kann der Isolator 7 unterschiedslos von einem
Druckgas oder einer Isolierflüssigkeit
mit geringem Ausdehnungskoeffizienten gebildet sein.
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Es
ist anzumerken, dass, um die Abschirmfunktion des im Wesentlichen
induktiven Teils I zu sichern, die Außenfläche der Hülle 6 bei dieser Ausführungsart
der Erfindung mit einer Schicht von einigen Dutzend Mikrometer Dicke
(typischerweise und als nicht einschränkendes Beispiel: 30 bis 50 μm) aus einem
Material mit starker elektrischer Leitfähigkeit (beispielsweise und
auf nicht einschränkende
Weise: Silber oder Kupfer) überzogen
ist: das Aufbringen dieses Überzugs
auf die Außenfläche und
nicht auf die Innenfläche
der Hülle 6 ermöglicht es
nämlich nun,
den Außendurchmesser
des im Wesentlichen induktiven Teils I leicht zu vergrößern, wodurch
der Überspannungskoeffizient
des von den Teilen C und I gebildeten Resonators, wie vorher beschrieben, verbessert
wird.
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Bei
dieser Ausführungsart
der Erfindung wird die Übertragung
des Einspannungsmoments zwischen dem im Wesentlichen induktiven
Teil I und dem im Wesentlichen kapazitiven Teil C der Zündkerze durch
eine geeignete Formung der Schnittstelle zwischen dem Gehäuse 2 und
der Hülle 6 erzielt,
von der zwei Varianten in den 3 und 4 dargestellt
sind.
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3 stellt
eine Formungsart des Gehäuses 2 und
der Hülle 6 dar,
bei der der Teil der Hülle 6,
der dazu bestimmt ist, mit dem Gehäuse 2 in Kontakt zu kommen,
die Form einer männlichen
Prägung 15 hat, und
eine weibliche Prägung 16,
die zur männlichen Prägung 15 komplementär ist, ist
auf dem Teil des Gehäuses 2 ausgeführt, der
dazu bestimmt ist, mit der Hülle 6 in
Kontakt zu kommen.
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Alternativ
und wie in 4 dargestellt, ist die männliche
Prägung 15 auf
dem Teil des Gehäuses 2 ausgeführt, der
dazu bestimmt ist, mit der Hülle 6 in Kontakt
zu kommen, und die zur männlichen
Prägung 15 komplementäre weibliche
Prägung 16 ist
auf dem Teil der Hülle 6 ausgeführt, der
dazu bestimmt ist, mit dem Gehäuse 2 in
Kontakt zu kommen.
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Es
ist anzumerken, dass die Geometrie der männlichen 15 und weiblichen
Prägungen 16,
die in den 3 und 4 dargestellt
sind, als nicht einschränkendes
Beispiel gezeigt ist, und dass die Form der Prägungen 15 und 16 im
Allgemeinen insbesondere in Abhängigkeit
von den verwendeten Materialien und den Herstellungskosten anzupassen
ist.
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Es
ist auch anzumerken, dass das Prinzip der Herstellung einer männlichen
Prägung 15 und
einer komplementären
weiblichen Prägung 16,
wie soeben erwähnt,
bei der Ausführungsart
der Erfindung, die in 2B dargestellt ist, auch auf
die Herstellung der Verbindung zwischen der Hülle 6 und dem Anschlusselement 13,
das dazu bestimmt ist, den elektrischen Anschlussstecker 12 der
Zündkerze 1 an ihre
Versorgungsvorrichtung aufzunehmen, umgelegt werden kann.
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Die 5, 6A und 6B sind
schematische Schnittansichten entlang der Längsachse Z einer Funkfrequenzplasmazündkerze 1 gemäß der Erfindung,
der Varianten der zweiten Ausführungsart der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der das Einspannungsmoment für
die Herstellung der Verbindung zwischen dem im Wesentlichen kapazitiven
Teil C und dem im Wesentlichen induktiven Teil I der Zündkerze 1 durch
das zentrale Element des im Wesentlichen induktiven Teils I übertragen
wird. Ein wesentlicher Vorteil dieser Übertragungsart besteht darin,
dass sie es ermöglicht,
die Gesamtheit des äußeren Raums
der Wicklung 5 des im Wesentlichen induktiven Teils I freizugeben,
und dass sie für
den Isolator 7 die Verwendung von Materialien ermöglicht, die
mit der Temperatur große
Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
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Für dieser Übertragungsart
des Einspannungsmoments und wie in 5 dargestellt,
ist das zentrale Element 8, um das die Wicklung 5 verwirklicht
ist, in Form eines Dorns ausgeführt,
der in seinem dem Gehäuse 2 am
nächsten
liegenden Teil einen erweiterten Teil 17 von komplementärer Form und
Abmessung zur inneren Form des Gehäuses 2 aufweist, um
die mechanische Kopplung mit dem Gehäuse 2 sicherstellen
zu können.
Beispielsweise kann die äußere Form
des erweiterten Teils 17 auf nicht einschränkende Weise
im Wesentlichen polygonal sein, wobei eine komplementäre Prägung zu der
im Wesentlichen polygonalen Form in dem Gehäuse 2 hergestellt
ist. Alternativ und auf nicht einschränkende Weise kann ein Verbindungselement
(in 5 nicht dargestellt) auch in eine gemeinsame Lagerung
des Gehäuses 2 und
des erweiterten Teils 17 des zentralen Elements 8 eingesetzt
sein: dieses Element kann beispielsweise und auf nicht erschöpfende Weise
ein Keil, der im Wesentlichen parallel zur Längsachse Z der Zündkerze 1 gemäß der Erfindung eingesetzt
ist, oder ein Stück
sein, das im Wesentlichen senkrecht auf die Längsachse Z der Zündkerze 1 eingesetzt
ist.
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Vorzugsweise
wird eine abgerundete Form einem spitzen Winkel im Bereich der Erweiterung 17 des
zentralen Elements 8 vorgezogen, um die mechanischen Spannungen
und somit die Gefahren eines elektromagnetischen Durchschlagens
in dieser Zone zu begrenzen.
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Bei
dieser Ausführungsart
kann die vorher erwähnte
Funktion der Abschirmung, die durch die Hülle 6 gewährleistet
ist, durch verschiedene Mittel erzielt werden, die in den 6A und 6B dargestellt
sind.
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6A stellt
eine Ausführungsart
dar, bei der die Hülle 6,
die den Isolator 7 umgibt, der um die Wicklung 5 angeordnet
ist, eine Folie von einigen Dutzend Mikrometer Dicke (typischerweise
und auf nicht einschränkende
Weise 75 bis 150 μm)
ist, die aus einem Material hergestellt ist, das eine starke elektrische
Leitfähigkeit
aufweist, oder die auf ihrer Fläche,
die mit dem Isolator 7 in Kontakt ist, mit einer dünnen leitenden
Schicht eines Materials mit einer starken elektrischen Leitfähigkeit
(beispielsweise und nicht einschränkend: Silber oder Kupfer) überzogen ist,
um, wie bereits vorher beschrieben, die elektromagnetische Qualität der Einheit
zu bewahren. Falls der Isolator 7 einen starken Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist, ist die Hülle 6 vorzugsweise
in polygonaler Form um den Isolator 7 gewickelt: der Isolator 7 kann
sich somit ausdehnen, wobei er zu einer im Wesentlichen zylindrischen äußeren Form
zusammenläuft,
ohne eine zusätzliche
mechanische Spannung auf dem Umfang der Hülle 6 hervorzurufen.
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6B stellt
eine alternative Ausführungsart dar,
bei der die Hülle 6 durch
das Aufbringen einer dünnen
leitenden Schicht 18 (beispielsweise und nicht einschränkend einer
Schicht von 30 bis 50 μm Dicke)
aus einem Material mit einer starken elektrischen Leitfähigkeit
(Silber oder Kupfer beispielsweise und nicht einschränkend) auf
die Außenfläche des Isolators 7 ersetzt
ist.
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Nach
einer in 6B dargestellten Ausführungsart
und aus Gründen
der Vereinfachung der Herstellung und der Kostenreduktion kann die
dünne leitende
Schicht 18 auf eine Polymerfolie aufgebracht werden, die
selbst unter Vakuum auf den Isolator 7 aufgebracht wird.
Vorzugsweise ist in den beiden erwähnten Fällen die dünne leitende Schicht 18 nach außen und
insbesondere vor den Oxydations- oder Korrosionserscheinungen, die ihre
elektrischen Leistungen beeinträchtigen
können,
durch eine dünne
leitende Schicht aus einem geeigneten Schrankenmaterial (beispielsweise
und nicht einschränkend:
eine Lackschicht oder eine Polymerfolie) geschützt.
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Bei
allen vorher erwähnten
Ausführungsarten
ist die elektrische Kontinuität
der Einheit der Zündkerze 1 gemäß der Erfindung
durch das Anschlusselement 13 vollständig hergestellt, das für den Anschluss
des Steckers 12 an die elektrische Versorgung der Zündkerze 1 bestimmt
ist.
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Vorzugsweise
weist das Element 13, das in einer starren Form insbesondere
mit der Hülle 6 (beispielsweise
und nicht einschränkend
mit Hilfe eines der Mittel des Typs der soeben für die Verbindung der Hülle 6 mit
dem Gehäuse 2 beschriebenen)
verbunden ist, eine Form auf, die an die Verwendung eines einfachen
Spannwerkzeugs für
die Anbringung und die Befestigung der Zündkerze 1 im Zylinderkopf
des Motors angepasst ist.
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Es
zeigt sich auch, dass eine erfindungsgemäße Zündkerze angebracht und aus
ihrem Zugriffschacht gezogen werden kann, ohne dass es notwendig
ist, ein spezifisches Werkzeug um die Zündkerze einzuführen: es
ist somit nicht notwendig, in dem Zugriffschacht für die Zündkerze
einen Raum für den
Durchgang des spezifischen Werkzeugs vorzusehen, der nur für die Montage-
und Demontagevorgänge
der Zündkerze
verwendet wird.
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Es
ist anzumerken, dass das Prinzip der starren Verbindung mechanischer
und elektrischer Art zwischen den beiden Teilen einer Zündkerze
(eigentliche Zündkerze
und ihre Spule), das hier bei seiner Anwendung für eine Funkfrequenzplasmazündkerze beschrieben
und vorzugsweise für
diesen Zündkerzentyp
bestimmt ist, auf jeden konventionellen Zündkerzentyp übertragbar
ist.