Kontaktierungselement zum elektrischen Kontaktieren von Bauteilen, insbesondere von Zündspannungsteilen

Abstract

 Gegenstand der Erfindung ist ein Kontaktierungselement, insbesondere von Zündspannungsteilen in Verbrennungskraftmaschinen, mit einer Außenhülse, in deren Innerem eine axial wirkende Druckfeder vorgesehen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktierungselement, insbesondere von Zündspannungsteilen in Verbrennungskraftmaschinen, mit einer Außenhülse, in deren Innerem eine axial wirkende Druckfeder vorgesehen ist.

[0002] Beim Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen wird die Zündung der Gasfüllung in den Zylindern mittels Zündfunken herbeigeführt, die von Zündkerzen erzeugt werden. Die zum Zünden erforderliche Zündspannung wird von einer Zündeinrichtung, einer Zündspule, über eine starre Verbindung oder ein Zündkabel herangeführt.

[0003] Zur Kontaktierung der Zündkerze und der jeweiligen Spannungszuleitung werden Kontaktierungselemente eingesetzt, die aus einer Hülse bestehen, in der sich eine axial wirkende Druckfeder befindet. Beim Aufstecken auf die Zündkerze wird die Druckfeder gegen den Federdruck in die Hülse gedrückt. Dadurch kommt ein guter Übergangskontakt zwischen den Spannungszuführungen und der Zündkerze zustande.

[0004] Die herkömmliche Druckfeder des bekannten Kontaktierungselementes ist aus Federbandstahl gewickelt und fährt mit dem auf die Zündkerze gerichteten Ende aus der Hülse heraus. Die Druckfeder besteht aus Federbronze oder Kupfer.

[0005] Beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ergeben sich auf Grund der hohen Spannungen, die zu übertragen sind, Koronaerscheinungen, die zur Korrosion führen. Weil die Druckfeder aus der Hülse heraustritt und die Eingangsöffnung zum Hülseninneren deshalb offen ist, tritt an der Druckfeder eine deutliche Korrosion auf. Die Hülse mit ihrer Druckfeder müssen regelmäßig ausgewechselt werden.

[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kontaktierungshülse zu schaffen, an der weniger Korrosion auftritt.

[0007] Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Kontaktierungshülse nach dem Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche oder nachfolgend beschrieben.

[0008] Das Bedeutsame an dieser Konstruktion ist, dass das eine der Federenden innerhalb der Außenhülse an einem ersten Anschlag anliegt und das andere Federende in einen Becher greift, mit dem dieses andere Federende unter Wirkung der Feder bis zu einem zweiten Anschlag verschieblich ist, der sich insbesondere noch innerhalb der Außenhülse bzw. einer Buchse als Teil der Außenhülse befindet.

[0009] Die Feder tritt also nicht aus der Außenhülse heraus, weil der Becher die Außenhülse nach außen verschließt. So können die Koronawirkungen nicht so leicht an die Teile innerhalb des Kontaktierungselementes einwirken und nicht so leicht Korrosion hervorrufen, insbesondere an der Feder. Der verschiebbare Becher ermöglicht einen Toleranzausgleich.

[0010] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der zweite Anschlag für den Becher mit dem anderen Federende an einer Buchse vorgesehen ist, die in die Außenhülse eingesetzt ist. Der zweite Anschlag ist damit nach der Feder und dem Becher montierbar.

[0011] Die Buchse und die Außenhülse können mittels einer Schraubverbindung, insbesondere auf dem Außendurchmesser der Hülse und dem Innendurchmesser der Außenhülse, miteinander verbunden sein.

[0012] Die Buchse kann innerhalb der Außenhülse so verlängert ist, dass sie die Druckfeder in der Außenhülse führt. Bevorzugt liegen die Federwindungen an den Innenwänden der Buchse an.

[0013] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass sich an das Ende der Außenhülse mit dem ersten Anschlag ein Zuführungsabschnitt anschließt, der eine axiale Bohrung aufweist, um die sich ein Bund erstreckt, der von einer Federklemme umschlossen ist, die mit Kontaktierungsstücken durch Wanddurchbrüche des Bundes eine Zündspannungszuführung in der axialen Bohrung kontaktiert. Damit ist die Spannungszuführung gut kontaktiert.

[0014] Die Teile des Kontaktierungselementes können aus jedem beliebigen stromleitenden Material, insbesondere Metall bestehen. Vorzugsweise bestehen dabei alle Teile des Kontaktierungselementes aus gegen Korrosion unempfindlichem Material.

[0015] Vorzugsweise bestehen alle Teile des Kontaktierungselementes aus einem legierten Stahl, der unter dem Handelsnamen V2A gehandelt wird. Dieses Material ist unempfindlich gegen Korrosion. Ein regelmäßiger Austausch wegen eventueller Korrosionserscheinungen ist deshalb unnötig.

[0016] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Außenhülse mit dem Ende, in dem der Becher verschieblich ist, auf das der Kontaktierung dienende Ende einer Zündkerze aufsetzbar ist und das andere Ende der Außenhülse mit einer Zündspannungszuführung verbindbar ist.

[0017] Hierzu ist die Außenhülse mit dem Ende, in dem der Becher verschieblich ist, auf eine Zündkerze vorzugsweise so aufsetzbar, dass das Kontaktende der Zündkerze gegen den mechanischen Widerstand der Feder unter Verschieben des Bechers in das Kontaktierungselement eintaucht und hierbei das Kontaktende der Zündkerze weiter bevorzugt zumindest teilweise konisch spitz zulaufend ausgeformt ist, so das die Mantelflächen der äußeren konischen Flächen des Kontakendes der Zündkerze an den entsprechend ausgeformten nach außen offenen Becherinnenwänden der Becherunterseite anliegen.

[0018] Weiterhin erfolgt die Zündspannungszuführung unmittelbar über einen Zündspannungskontakt einer Zündspule. Vorzugsweise ist der gesamte Bereich der Zündspannungszuführung mit dem Zündspannungskontakt und dem Kontaktierungselement mittels isolierenden Materials umgeben, abgesehen von zumindest der Becherkontaktfläche, die dem Kontaktieren mit der Zündkerzenkontakt dient.

[0019] Die Zündspannungszuführung kann über ein Widerstandselement erfolgen, das sich z.B. in einer Hülle aus Keramik befindet, die wiederum von einer Hülle eines z.B. auf PTFE basierenden Materiales umschlossen ist, wobei ein Ende des Widerstandselementes mit dem Kontaktierungselement und das andere Ende des Widerstandselementes mit einem Verbindungsstück zu einem Zündkabel, welches mit der Zündspule in Verbindung steht, verbunden ist.

[0020] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Verbindungsstück mit dem Zündkabel und dem Widerstandselement mittels eines isolierenden Materials vergossen ist. Ebenso kann auch das Kontaktierungselement mit dem Widerstandselement mittels eines isolierenden Materials zumindest teilweise vergossen sein.

[0021] Die Vergussmasse besteht in allen Fällen vorzugsweise aus einem Zwei-Komponenten Epoxydharz.

[0022] Die Erfindung wird anhand der Zeichnung allgemein erläutert ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kontaktierungshülse nach der Erfindung im Schnitt,

Fig. 2 die Kontaktierungshülse nach Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 die einzelnen Teile der Kontaktierungshülse in Explosionsansicht,

Fig. 4 eine zur Anwendung kommende Klemmfeder in Seitenansicht,

Fig. 5 eine Anwendung der Kontaktierungshülse in Verbindung mit einem starren Leiter einer Zündspule,

Fig. 5 eine Anwendung in Verbindung mit einem Widerstandselement und einem Zündkabel und

Fig. 6 die Kontaktierungshülse mit eingetauchtem Zündkerzenkontakt.

[0023] Ein in den Fig. 1 und 2 dargestelltes Kontaktierungselement 1 dient beispielsweise dem Verbinden einer Spannungszuführung mit der Zündkerze. Das Kontaktierungselement kann selbstverständlich auch für andere Kontaktierungszwecke eingesetzt werden. Beispiele für Kontaktierungen sind in den in Fig. 5 und 6 aufgezeigt und werden später beschrieben.

[0024] In dem Innenraum 3 einer Außenhülse 2 des Kontaktierungselementes 1 befindet sich eine aus Federstahldraht gewendelte Druckfeder 4. Die Außenhülse 2 geht an einem Hülsenende 5 in einen als Zuführungsteil dienenden Kontaktabschnitt 5a über. Am inneren Hülsenende 5 ist die Außenhülse 2 geschlossen und bildet damit für die Druckfeder 4 einen ersten Anschlag 6. An diesem ersten Anschlag 6 liegt die Druckfeder 4 mit einem Federende 7 an.

[0025] Das andere Federende 8 befindet sich in einem Becher 9 mit einer Becherwand 10 und einem Becherboden 11. Die Außenhülse 2 ist im Bereich des anderen Federendes 8 vor der Montage offen. Damit kann die Druckfeder 4 mit dem Becher 9 in den Innenraum 3 der Außenhülse 2 eingeschoben werden. Nach dem Einschieben wird in das offene Ende 12 der Außenhülse 2 eine Buchse 13 eingesetzt. Dazu ist die Buchse 13 auf ihrer Außenseite 14 mit einem Gewinde versehen. Entsprechend ist die Innenseite 15 der Außenhülse 2 mit einem Gewinde versehen. Die Gewinde sind nicht dargestellt, denn sie sind nicht zwingend notwendig. Die Buchse 13 wird nämlich entweder mittels der Gewinde in die Außenhülse 2 eingeschraubt oder - wenn keine Gewinde vorgesehen sind- eingeklebt oder eingeschweißt ist.

[0026] Die Buchse 13 hat auf ihrer Innenseite einen zweiten Anschlag 16. Dieser zweite Anschlag 16 hält den Becher 9 in der Buchse 13, die sich ihrerseits zumindest teilweise in der Außenhülse 2 befindet, gegen ein Herausfahren fest. Der Becher 13 kann so beim Eindrücken eines Teiles, beispielsweise eines Zündkerzenkontaktes 17 ( Fig. 5 ) in Richtung eines Pfeiles 17a, gegen die Wirkung der Druckfeder 4 weiter in die Außenhülse 2 bzw. Buchse 13 eingeschoben werden, wodurch ein guter Andruckkontakt zustande kommt. Vibrationen und Bautoleranzen werden unterdrückt.

[0027] Die Buchse 13 ist in den Innenraum 3 der Außenhülse 2 hinein mit einer Verlängerung 13a versehen, die so lang ist, dass sie die Druckfeder 4 ganz oder fast auf voller Länge führen kann. Vorzugsweise stößt sie - fertig montiert - gegen den ersten Anschlag 6.

[0028] Der Kontaktabschnitt 5a der Außenhülse 2 weist eine axiale Bohrung 18 auf, in die zur Zündspannungszuführung ein Zündspannungskontakt 19 ( Fig. 5 ) oder ein Zündkabel 20 ( Fig. 6 ) eingeschoben werden können. Der Kontaktabschnitt 5a ist nach einer besonderen Ausführungsform mit einem Bund 21 versehen, der Wanddurchbrüche 22 aufweist. Auf den Bund 21 ist eine in Fig. 4 dargestellte Anschlussklemme 23 aufklickbar. Kontaktierungsstücke 24 der Anschlussklemme 23 greifen durch die Wanddurchbrüche 22. Ein in die Bohrung 18 eingestecktes Zündkabel 20 oder ein eingestreckter Zündspannungskontakt 19 werden damit kontaktiert und in einem korrespondierenden Bund gehalten.

[0029] Fig. 3 zeigt die Einzelteile des Kontaktierungselementes 1, wie Außenhülse 2 mit Kontaktabschnitt 5a, Druckfeder 4, Becher 9, Buchse 13 mit Verlängerung 13a in Explosionsansicht. Alle diese Teile 2, 5a, 4, 9, 13 und 13a bestehen aus jedem beliebigen elektrisch leitenden Material. Dieses elektrisch leitende Material kann beispielsweise Kupfer sein. Vorzugsweise kommt ein gegen Korrosion unempfindliches Material in Betracht. Bevorzugt wird ein legierter Stahl eingesetzt, der im Handel unter der Bezeichnung V2A oder V4A erhältlich ist. Auch die Federklemme 23 besteht vorzugsweise aus V2A- oder V4A - Stahl.

[0030] Fig. 5 zeigt eine Anwendungsform des Kontaktierungselementes 1. Eine Zündspule 25 weist einen stabförmigen Isolierkörper 26 auf, durch den axial der der Zündspannungszuführung dienende Zündspannungskontakt 19 verläuft. Auf das in der Zeichnung untere Ende 26a des Isolierkörpers 26 ist ein Adapter 27 gesteckt, der in das Innere 28 des Isolierkörpers 26 mit einer Stützhülse 27a hineingreift. Der Adapter 27 besteht vorzugsweise aus Silicon und führt das Kontaktierungselement 1. Ein Stützring 29 dient der Führung einer Zündkerze 30. Die Zündkerze 30 drückt im fertig montierten Zustand den Becher 9 in den Innenraum 3 der Außenhülse 2. Dadurch entsteht ein höherer Anpressdruck. Das Kontaktierungselement 1 ist mit dem Adapter 27 und dem Zündspannungskontakt 19 mittels einer Isoliermasse, vorzugsweise mittels eines Zwei-Komponenten Epoxydharzes vergossen. Auf diese Weise sind in diesem Bereich Koronaeffekte unterbunden. Oxydationen auslösende Effekte beeinflussen das Kontaktierungselement 1 aus V2A- Stahl nicht.

[0031] Fig. 6 zeigt eine Anwendung des Kontaktierungselementes 1, bei der das Kontaktierungselement 1 an einem Ende 31 eines mit der Ziffer 31a angedeuteten Widerstandes, z.B. eines induktiven Widerstandes, verbunden ist, der sich in einer keramischen Hülle 32 befindet. Der Kontaktabschnitt ist dabei abweichend als Zapfen 5a' ausgebildet. Eine Zündkerze 30 wird wie bei der Anwendung nach Fig. 5 in die Außenhülse 2 eingedrückt. Das andere Ende 33 des in der keramischen Hülle 32 angeordneten Widerstandes ist mit einem metallischen Übergangsstück 34 kontaktiert. An dieses Übergangsstück 34 ist als Zündspannungszuführung das Zündkabel 20 angeschlossen. Die ganze Anordnung ist von einer Hülle 35 aus einem auf PTFE basierenden Material umschlossen. Das Zündkabel 20 ist mit dem Übergangsstück 34 und dem keramischen Widerstand 32 mittels eines Isoliermaterials vergossen. Ebenso ist das Kontaktierungselement 1 mit dem keramischen Widerstand 32 mittels eines Isoliermaterials abgesehen von der Kontaktfläche des Bechers 9 vergossen. Als Vergussmasse wird vorzugsweise ein Zwei-Komponenten Epoxydharz eingesetzt.

[0032] In Fig. 7 ist gezeigt, wie das Kontaktende 36 einer Zündkerze gegen einen mechanischen Widerstand unter Verschieben des Bechers 9 in das Kontaktierungselement 1 eintaucht und das Kontaktende 36 der Zündkerze 30 zumindest teilweise konisch spitz zulaufend ausgeformt ist, so dass die Mantelflächen der konischen Flächen des Kontaktendes 36 an den entsprechend ausgeformten (d.h. zum Becherboden sich konisch verjüngend) äußeren und nach außen offenen Becherinnenwänden des Becherbodens 11 anliegen.

Ansprüche

1. Kontaktierungselement zum elektrischen Kontaktieren von Bauteilen, insbesondere von Zündspannungsteilen in Verbrennungskraftmaschinen, mit einer Außenhülse (2), in deren Innerem (3) eine axial wirkende Druckfeder (4) vorgesehen ist, deren eines Federende (7) innerhalb der Außenhülse (2) an einem ersten Anschlag (6) anliegt und deren anderes Federende (8) in einen Becher (9) greift, mit dem dieses andere Federende (8) unter Wirkung der Druckfeder (4) bis zu einem zweiten Anschlag (16) verschieblich ist.

2. Kontaktierungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der zweite Anschlag (16) für den Becher (12) mit dem anderen Federende (8) an einer Buchse (13) vorgesehen ist, die in die Außenhülse (2) eingesetzt ist, und in der der Becher (9) vorzugsweise zumindest teilweise geführt ist.

3. Kontaktierungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Buchse (13) und die Außenhülse (2) mittels einer Schraubverbindung miteinander verbunden sind.

4. Kontaktierungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Buchse (13) innerhalb der Außenhülse (2) so verlängert ist, dass sie die Druckfeder (4) in der Außenhülse (2) führt.

5. Kontaktierungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das Ende (5) der Auβenhülse (2) mit dem ersten Anschlag (6) ein als Zuführungsteil wirksamer Kontaktabschnitt (5a) anschließt, der eine axiale Bohrung (18) aufweist, um die sich ein Bund (21) erstreckt, der von einer, vorzugsweise abnehmbaren, Federklemme (23) umfasst ist, die mit Kontaktierungsstücken (24) durch Wanddurchbrüche (22) des Bundes (21) eine Zündspannungszuführung (19,20) in der Bohrung (18) kontaktiert.

6. Kontaktierungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Federende (8) in den Becher (9) innerhalb der Außenhülse (2) greift und der zweite Anschlag (16) sich vorzugsweise noch innerhalb der Außenhülse (2) befindet.

7. Kontaktierungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile des Kontaktierungselementes (1) aus jedem beliebigen, elektrisch leitenden Material bestehen.

8. Kontaktierungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Teile, vorzugsweise alle, des Kontaktierungselementes (1) aus gegen Korrosion unempfindlichem Material bestehen, insbesondere aus einem legierten Stahl, der z.B. unter dem Handelsnamen V2A oder V4A gehandelt wird.

9. Kontaktierungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (2) mit dem Ende (12), in dem der Becher (9) verschieblich ist, auf eine Zündkerze (30) aufsetzbar ist, vorzugsweise das Kontaktende (36) der Zündkerze (30) gegen einen mechanischen Widerstand unter Verschieben des Bechers (9) in das Kontaktierungselement eintaucht, und unabhängig hiervon das andere Ende (5a) der Außenhülse (2) mit einer Zündspannungszuführung (19,32) verbindbar ist.

10. Kontaktierungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Zündspannungszuführung unmittelbar über einen Zündspannungskontakt (19) einer Zündspule (25) erfolgt.

11. Kontaktierungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass der gesamte Bereich der Zündspannungszuführung mit dem Zündspannungskontakt (19) und dem Kontaktierungselement (1), abgesehen von zumindest der äußeren Kontaktfläche des Bechers (9), mittels isolierenden Materials umgeben ist, vorzugsweise vergossen ist.

12. Kontaktierungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Zündspannungszuführung über ein Widerstandselement (31) erfolgt, das sich in einer Hülle (32), insbesondere aus Keramik, befindet, die wiederum von einer Hülle (35), insbesondere auf Fluorpolymeren, wie PTFE, umschlossen ist, wobei ein Widerstandsende (31) mit dem Kontaktierungselement (1) und das andere Widerstandsende (33) mit einem Verbindungsstück (34) und/oder direkt mit dem Zündkabel (20) verbunden ist.

13. Kontaktierungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass das Verbindungsstück (34) mit dem Zündkabel (20) und dem Widerstandselement (32) mittels eines isolierenden Materials umschlossen ist, vorzugsweise vergossen ist.

14. Kontaktierungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass das Kontaktierungselement (1) mit dem Widerstandelement (32) mittels eines isolierenden Materials umgeben ist, vorzugsweise vergossen.

15. Kontaktierungselement nach den Ansprüchen 11, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet , dass das isolierende Material / die Vergussmasse aus einem Zwei-Komponenten Epoxydharz besteht.

16. Kontaktierungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Kontaktierungselement (1) Teil eines Zündkerzensteckers ist.

17. Kontaktierungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Kontaktierungselement außen im Wesentlichen, abgesehen aber von der äußeren leitenden Kontaktfläche des Bechers (9), von einem fluorierten Polymermaterial, insbesondere PTFE umgeben ist.

18. Zündkerzenaufsatz aufweisend das Kontaktierungselement (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zündkerzenaufsatz vorzugsweise auf dem Zündkerzenschaft angeordnet ist.

19. Zündkerzenaufsatz nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das der Zündkerzenaufsatz weiterhin eine Zündstromführung (20), in der Hochspannungsimpulse geführt sind, und einen Isolierkörper aufweist und der Isolierkörper zumindest im Bereich der Kontaktierung mit dem Zündkerzenschaft ausgebildet ist.

21. Zündkerzenaufsatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 und 19 , dadurch gekennzeichnet , dass der Zündkerzenaufsatz eine untere Isolierhülse aufweist, die zumindest den oberen Teil der Zündkerze (30) mit dem Zündkerzenkontakt umschließt und das Kontaktierungselement (1) zur Herstellung eines Kontakts mit dem Zündkerzenkontakt aufgenommen ist, vorzugsweise zentrisch längs der Achse der Hülse, und weiter bevorzugt die Isolierhülse aus einem Fluorpolymermaterial besteht.

22. Zündkerzenaufsatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet , dass der Zündkerzenaufsatz das Widerstandselement (31) gemäß Anspruch 12 bis 14 aufweist.

Zeichnung