(57)【要約】  本発明は、空気圧縮型自己着火式の内燃機関の室内に取り付けられるシース形グロープラグ（１）であって、ハウジング（４）と、該ハウジング（４）を貫いて延びている接続エレメント（１５）と、ハウジング（４）に結合された加熱体（２）とが設けられており、該加熱体（２）が一方では接続エレメント（１５）と電気的に接続され、かつ他方ではハウジング（４）と電気的に接続されている形式のものに関する。このような形式のシース形グロープラグにおいて本発明では、ハウジング（４）の内部に配置された回路坦体（２５）が設けられており、該回路坦体（２５）が一方では接続エレメント（１５）と電気的に接続され、かつ他方ではハウジング（４）と電気的に接続されている。回路坦体（２５）には、ハウジング（４）の内部において周囲に対して保護されている複数の構成素子を配置することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シース形グロープラグ（１）、特に、空気圧縮型自己着火式の内燃機関用のシース形グロープラグ（１）であって、ハウジング（４）と、少なくとも部分的にハウジング（４）を貫いて延びている接続エレメント（１５）と、ハウジング（４）に結合された加熱体（２）とが設けられており、該加熱体（２）が一方では接続エレメント（１５）と電気的に接続され、かつ他方ではハウジング（４）と電気的に接続されている形式のものにおいて、回路坦体（２５）が設けられており、該回路坦体（２５）がハウジング（４）の内部に配置されており、回路坦体（２５）が一方では接続エレメント（１５）と電気的に接続され、かつ他方ではハウジング（４）と電気的に接続されていることを特徴とするシース形グロープラグ。
【請求項２】
回路坦体（２５）がハウジング（４）の軸線（４３）の方向で方向付けられている、請求項１記載のシース形グロープラグ。
【請求項３】
回路坦体（２５）がハウジング（４）の軸線（４３）の方向でフラットに形成されている、請求項２記載のシース形グロープラグ。
【請求項４】
回路坦体（２５）がリング状のベース体（３０）を有していて、該ベース体（３０）が接続エレメント（１５）を取り囲んでいる、請求項１から３までのいずれか１項記載のシース形グロープラグ。
【請求項５】
ベース体（３０）が中空円筒形に形成されている、請求項４記載のシース形グロープラグ。
【請求項６】
回路坦体（２５）が、ハウジング（４）との電気的な接続部を形成する第１のばね弾性的な接点素子（３７）と、接続エレメント（１５）との電気的な接続部を形成する第２のばね弾性的な接点素子（３６）とを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のシース形グロープラグ。
【請求項７】
回路坦体（２５）が、加熱体（２）に印加可能な電圧を制限する少なくとも１つの電圧制限素子（３２，３３，３４）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のシース形グロープラグ。
【請求項８】
回路坦体（２５）が少なくとも１つのセンサ素子（３２，３３，３４）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のシース形グロープラグ。
【請求項９】
回路坦体（２５）が、ハウジング（４）内に配置された少なくとも１つの緊締スリーブ（２１，２２）を用いて、位置を固定されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のシース形グロープラグ。
【請求項１０】
回路坦体（２５）が、該回路坦体（２５）に取り付けられた少なくとも１つの素子（３２）を取り囲む保護物質（４２）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載のシース形グロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の室内に配置するためのシース形グロープラグに関する。本発明は、特に、空気圧縮型自己着火式の内燃機関用のシース形グロープラグに関する。
【０００２】
ＤＥ１９８４４３４７Ａ１には、燃焼室内に配置されるセラミック製のシース形グロープラグが開示されている。この公知のシース形グロープラグは、セラミック製の加熱装置を有しており、この加熱装置は一方ではハウジングと電気的に接続され、かつ他方では接続ピンと電気的に接続されている。接続ピンへの電圧の印加によって、セラミック製の加熱装置は加熱され、これによって加熱装置のそばを擦過して流れる空気を暖めることができる。
【０００３】
ＤＥ１９８４４３４７Ａ１に基づいて公知のシース形グロープラグには、確実な運転がシース形グロープラグに適合させられた制御装置との組合せにおいてしか可能でない、という欠点がある。この場合の適合は、熟練した専門家によって行われねばならない。適合時にはさらに、シース形グロープラグは種々異なった運転特性データを有する多数の様々なバリエーションにおいて製造されるので、データベース又はこれに類したものへのアクセスが必要である。従って、特に工場において又は機能検査の枠内において、不適切な運転開始によって、過度に高い電流が加熱装置内において発生し、加熱体の材料が損傷又は破壊されることがある。
【０００４】
発明の利点
請求項１の特徴部記載のように構成された本発明によるシース形グロープラグには、次のような利点がある。すなわち本発明によるシース形グロープラグでは、回路坦体によって、シース形グロープラグのハウジングの内部における能動型素子又は受動型素子の組付けが可能になり、これによって、シース形グロープラグの通常運転を越えるような機能を可能にすることができる。これによってシース形グロープラグの取扱いを簡単にすることができ、不適切な運転開始に基づくシース形グロープラグの損傷を回避することができ、かつ／又はシース形グロープラグを付加的な課題のために使用することができる。この場合ハウジングの内部に配置された部材もしくは素子は、周囲に対して保護されている。
【０００５】
請求項１に記載された本発明によるシース形グロープラグの別の有利な構成は、請求項２以下の従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明の有利な構成では、回路坦体がハウジングの軸線の方向で方向付けられている。さらに、回路坦体がハウジングの軸線の方向でフラットに形成されている。このように構成されていると、回路坦体を、スペースを節減してシース形グロープラグのハウジング内に組み込むことができる。これによってまた、汎用のシース形グロープラグに比べてシース形グロープラグの構造寸法が大きくなることを回避することができる。
【０００７】
本発明の別の有利な構成では、回路坦体がリング状のベース体を有していて、該ベース体が接続エレメントを取り囲んでいる。このような構成によって接続エレメントは、回路坦体の接触接続のためにも、加熱体の接触接続のためにも働くことができ、その結果シース形グロープラグを構成するために必要な部材の数が減じられる。ベース体はこの場合例えば中空円筒形に形成されていることができる。
【０００８】
本発明の別の有利な構成では、回路坦体が、ハウジングとの電気的な接続部を形成する第１のばね弾性的な接点素子と、接続エレメントとの電気的な接続部を形成する第２のばね弾性的な接点素子とを有している。ばね弾性的な接点素子は、例えばばねリング、拡開リング及び／又はばね弾性的な接点プレートによって形成することができる。これによって接触接続の確実な可能性が得られる。さらにこのような接触接続形式には、回路坦体を接続エレメント、特に接続ピンに簡単に押し嵌めることができ、ひいてはシース形グロープラグの組立てが簡単になる、という利点がある。
【０００９】
回路坦体は単数又は複数の構成素子、特に半導体素子を受容することができる。この場合例えば、ろう接結合部及び／又はボンディングワイヤ結合部が設けられている。本発明の特に有利な構成では、回路坦体が、加熱体に印加可能な電圧を制限する少なくとも１つの電圧制限素子を有しており、このように構成されていると、シース形グロープラグの運転時に加熱体が損傷することを阻止することができる。特に、保守や点検又はこれに類した作業時には、知識の不足や不注意によって、シース形グロープラグの損傷の原因となるような誤った運転、特に試験運転の実施されるおそれがある。電圧制限素子によってシース形グロープラグの運転電圧を効果的に制限することができ、起こり得る損傷に対する確実な保護を保証することができる。択一的に又は付加的に、回路坦体は単数又は複数のセンサ素子を有することができる。センサ素子によって例えば、シース形グロープラグの機能性や瞬間的な運転状態に対する推論を可能にする抵抗測定を、実施することができる。これによって内燃機関の確実な運転が可能になり、場合によっては生じる故障を直接的に表示し、かつ故障箇所を特定することができる。そしてこれにより内燃機関の保守が著しく簡単になる。ひいては、不適切な検査に基づく正常なシース形グロープラグの損傷が、最初から回避される。
【００１０】
構成素子、ボンディングワイヤ結合部及び、回路坦体に配置されたその他の素子もしくはエレメントを保護するために、本発明の別の有利な構成では、回路坦体が、構成素子、ボンディングワイヤ結合部及びその他の部材を取り囲む保護物質を有している。
【００１１】
図面
次に図面を参照しながら本発明の有利な実施例を説明する。
【００１２】
図１は、本発明によるシース形グロープラグの１実施例を概略的に示す縦断面図であり、
図２は、本発明の有利な第１実施例によるシース形グロープラグの回路坦体を示す横断面図であり、
図３は、本発明の有利な第２実施例によるシース形グロープラグの回路坦体を示す横断面図である。
【００１３】
実施例の記載
図１には、シース形グロープラグ１の１実施例が概略的に示されている。このシース形グロープラグ１は特に、空気圧縮型自己着火式の内燃機関のためのシース形グロープラグ１として形成されている。シース形グロープラグ１の加熱体２は、運転中にその室側端部が、少なくとも部分的に内燃機関の室内に進入している。加熱体２は、予燃焼室エンジン及び渦流室エンジンでは、予燃焼室もしくは渦流室に進入し、直接噴射式のエンジンではエンジンの燃焼室に進入している。本発明によるシース形グロープラグ１はしかしながら他の使用例のためにも適している。
【００１４】
シース形グロープラグ１はハウジング４を有しており、このハウジング４は有利には金属材料から成っている。ハウジング４には雄ねじ山５が形成されており、この雄ねじ山５を用いてシース形グロープラグ１は内燃機関又はこれに類したものの孔にねじ込み可能である。シース形グロープラグ１のセラミック製の加熱体２は、第１の通電層６と第２の通電層７と、両通電層６，７の間に配置された電気絶縁性の電気絶縁層８とを有している。室側端部３において通電層６，７は加熱エレメント９を介して互いに接続されている。
【００１５】
加熱体２の室から離れている端部１０において、通電層６，７と絶縁層８とは、環状の円筒形の突出部１０を形成しており、この突出部１０はハウジング４内における加熱体２の固定のために働く。さらに導電性のシール剤１１が設けられており、このシール剤１１を介して第１の通電層６はハウジング４と結合されている。シール剤１１はさらにシース形グロープラグ１のハウジング４の内部を室に対してシールしている。
【００１６】
シース形グロープラグ１はさらに、接続ピン１５として形成された接続エレメント１５を有しており、この接続エレメント１５は部分的にハウジング４を貫いて案内されている。接続エレメント１５はシース形グロープラグ１の、室から離れている端部１０において、給電体に接続可能である。一般的にハウジング４はアース電位（０Ｖ）なので、接続装置１７には運転電圧をアースに対して印加することができる。接続エレメント１５は円筒形のコンタクト部分１８を有しており、このコンタクト部分１８はばねエレメント１９を介して、加熱体２の第２の通電層７と電気的に接触接続している。第１の通電層６と第２の通電層７との選択的な接触接続はこの場合、両通電層６，７に設けられた接点素子を介して行うことができ、この場合加熱体２の残っている表面は、少なくとも部分的に絶縁層を備えていることができる。これにより接続装置１７への運転電圧の印加によって、加熱体２には運転電圧が負荷され、これによって、加熱体２の室側端部３において加熱エレメント９は加熱され、その結果加熱体２を擦過して流れる空気を加熱することができる。
【００１７】
さらにハウジング４の内部には、コンタクト部分１８及びばねエレメント１９を取り囲む緊締スリーブ２０と、接続エレメント１５を部分的に取り囲む緊締スリーブ２１と、接続エレメント１５を部分的に取り囲む緊締スリーブ２２とが設けられている。緊締スリーブ２０はこの場合一方では加熱体２の室から離れている端部１０に接触し、かつ他方では緊締スリーブ２１に接触している。さらに、電気絶縁性のシールエレメント２３が設けられており、このシールエレメント２３は接続装置１７をハウジング４と機械的に結合していて、ハウジング４の室から離れている端部１０の領域におけるシール作用を保証している。さらにまた中空円筒形の圧力エレメント２４が設けられており、この圧力エレメント２４は、接続装置１７を用いてハウジング４の内室に押込み可能である。
【００１８】
緊締スリーブ２１，２２の間には回路坦体２５が設けられており、この回路坦体２５は両方の緊締スリーブ２１，２２によって機械的に固定されている。この場合ある程度の予負荷（Vorspannung）は圧力エレメント２４によって、シース形グロープラグ１の耐用寿命にわたって保証することができる。回路坦体２５は一方では接続装置１７と、かつ他方ではハウジング４と電気的に接触接続されている。この電気的な接触接続は、直接的に、電気的な接点素子、被覆層又はその他のエレメントを介して行うことができる。従って接続装置１７への運転電圧の印加時には、加熱体２のみならず、回路坦体２５にも運転電圧が供給負荷される。
【００１９】
シース形グロープラグ１の製造時に回路坦体２５は接続エレメント１５を介して、シース形グロープラグ１のハウジング４内に押し込むことができる。例えばセラミックから製造された緊締スリーブ２０，２１，２２及び圧力エレメント２４によって、シース形グロープラグ１のかしめ時に、回路坦体２５の固定が達成される。ハウジング４のシールによって、回路坦体２５自体と、この回路坦体２５に取り付けられた部材との確実な保護が達成されている。これによって、ハウジング４内において保護されている部材を、内燃機関の室の近傍に配置することが可能になる。
【００２０】
以下においては図２及び図３を参照しながら回路坦体２５について詳しく説明する。
【００２１】
図２には、本発明の有利な第１実施例によるシース形グロープラグ１の回路坦体２５が示されている。既に述べたエレメントに対しては、図２においてもその他のすべての図面においても同一符号が使用されており、従って説明の繰り返しは省く。
【００２２】
図２に示された回路坦体２５はベース体３０を有しており、このベース体３０は、十分な強度と耐熱性とを有する種々様々な絶縁材料から製造することができる。ベース体３０は例えばセラミック、プラスチック又はマイクロハイブリッドから形成することができる。図示の実施例ではベース体３０はリング状に形成されている。ベース体３０はしかしながらまた他の形状、例えば角張った形状、特に６角形又は８角形の形状を有することができる。相応にベース体３０の中央の切欠き３１もまた、図示の円筒形の形状の代わりに、角張った形状を有することができる。切欠き３１はこの場合接続エレメント１５のジオメトリに合わせられている。
【００２３】
回路坦体２５のベース体３０には複数の構成素子３２，３３，３４が設けられており、これらの構成素子３２，３３，３４は導体路区分３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを介して接触接続されている。この場合導体路区分３５ａは接点素子３６と電気的に接続されている。さらに導体路区分３５ｄは接点素子３７と接続されている。接点素子３６はベース体３３の切欠き３１に向かって延びていて、幾分、切欠き３１内に進入している。接続エレメント１５への回路坦体２５のベース体３０の押し嵌め時に、ばね弾性的に形成された接点素子３６と、接続エレメント１５との間における電気的な接続が達成される。接点素子３７は回路坦体２５のベース体３０を越えて外方に向かって幾分突出しているので、ハウジング４内への回路坦体２５のベース体３０の挿入時に、接点素子３７とシース形グロープラグ１のハウジング４の内壁との間における電気的な接触が達成される。接点素子３７もまた同様にばね弾性的に形成されている。従って、シース形グロープラグ１の組み立てられた状態において、導体路区分３５ｄは接点素子３７を介してアースと接続されている。そして導体路区分３５ａは接点素子３６を介して接続装置１７と接続されているので、シース形グロープラグ１への運転電圧の印加時に、図２において直列に接続された構成素子３２，３３，３４への電圧供給が行われる。構成素子３２，３３，３４によって例えば、シース形グロープラグ１に印加される電圧の上限を制限する電圧制限を行うことができる。さらに構成素子３２，３３，３４によって、シース形グロープラグ１の運転値を、例えば加熱体２、特に加熱エレメント９の瞬間的な電気抵抗を検出することもできる。
【００２４】
回路坦体２５のベース体３０の中央配置形式とハウジング４との確実な接触を保証するために、別のばねエレメント３８ａ，３８ｂ，３８ｃが設けられており、これらのばねエレメント３８ａ，３８ｂ，３８ｃはそれぞれ、ベース体３０を越えて幾分外方に向かって突出していて、シース形グロープラグ１の組み立てられた状態においてハウジング４の内壁に接触している。さらにばねエレメント３９ａ，３９ｂ，３９ｃが設けられており、これらのばねエレメント３９ａ，３９ｂ，３９ｃはそれぞれ、ベース体３０の切欠き３１内に幾分進入していて、回路坦体２５と接続エレメント１５との間におけるセンタリングされた確実な接続もしくは結合を保証している。電気的な接触接続及び機械的な結合をさらに改善するために、ばねリング４０が設けられており、このばねリング４０は接点素子３６及びばねエレメント３９ａ，３９ｂ，３９ｃに付加的なばね力を負荷する。これによって、シース形グロープラグ１の耐用寿命にわたっての確実な運転が保証されている。
【００２５】
図３には、本発明によるシース形グロープラグ１の回路坦体２５の有利な第２実施例が、斜視図で示されている。この実施例に示された構成素子３２は、一方では導体路区分３５ａを介して接点素子３６と電気的に接続され、かつ他方では導体路区分３５ｄを介して接点素子３７と電気的に接続されている。ベース体３０の端面４１には全面的に保護物質４２が設けられており、この保護物質４２は、ベース体３０に取り付けられた素子３２をも取り囲んでいる。保護物質４２はこの場合図３においては図面を簡単にするために部分的にしか示されていない。保護物質４２はこの場合接点素子３６，３７及び導体路区分３５ａ，３５ｄの領域にも設けられているので、保護物質４２はリング状の形状を有している。従って構成素子３２は保護物質４２によって確実に保護されている。構成素子３２は、ハウジングのない部材としても、特にハウジングのない半導体として形成されていてもよい。構成素子３２は例えば制限素子３２として形成されていてもよい。そのために構成素子３２はツェナダイオード及び場合によっては抵抗を有している。
【００２６】
回路坦体２５はシース形グロープラグ１の軸線４３に向かって方向付けられており、図３では軸線４３は一点鎖線で示されている。さらに回路坦体２５は軸線４３の方向でフラットに形成されている。つまりベース体３０と保護物質４２とは共にフラットに形成されているので、ハウジング４内への回路坦体２５の組込みはシース形グロープラグ１をほとんど大きくすることなしに可能である。
【００２７】
本発明は図示の実施例に制限されるものではなく、特に、図２及び図３に示された構成を組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるシース形グロープラグの１実施例を概略的に示す縦断面図である。
【図２】本発明の有利な第１実施例によるシース形グロープラグの回路坦体を示す横断面図である。
【図３】本発明の有利な第２実施例によるシース形グロープラグの回路坦体を示す横断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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