DE2628667A1 - Verfahren und vorrichtung zum befestigen der mittelelektrode in einem keramischen zuendkerzen-isolator - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum befestigen der mittelelektrode in einem keramischen zuendkerzen-isolatorInfo
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Description
noch befindlichem Keramikmaterial befreit. Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Zündkerzen-Isolator mit eingeformter
Mittelelektrode nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine derartige Kombination von Zündkerzen-Isolator
und Mittelelektrode bekannt (DT-PS 131 Ί31), bei der die Mittelelektrode
in eine teigartige Isoliermasse des zündseitigen Abschnitts des noch ungebrannten Isolators eingebettet wird,
ehe diese Kombination dem Sintervorgang ausgesetzt wird. Ein derartiges Verfahren ist für eine Massenproduktion von Zündkerzen
wenig geeignet. Es ist auch schon bekannt, Preßlinge für Zündkerzen-Isolatoren durch isostatisches Pressen von Isoliermaterial
herzustellen (US-PS 2 152 738), doch wurde das
gleichzeitige Einpressen einer Mittelelektrode in den derart geformten Preßling bisher nicht in Erwägung gezogen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzvi. die entsprechende Vorrichtung
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des Anspruchs 6 hat demgegenüber den Vorteil, daß hiermit ein
wirtschaftliches Verfahren zum Herstellen von Zündkerzen erzielt wird, die zwischen der Mittelelektrode und dem Isolator
keinen Luftspalt mehr aufweisen und demzufolge geringere Streuungen des Wärmewertes und auch eine größere Konstanz
des Wärmewertes über eine längere Betriebsdauer der Zündkerzen erzielen. Zündkerzen, deren Kombination von Isolator und
Mittelelektrode gemäß der Erfindung hergestellt werden, eignen sich vorzüglich als Testzündkerzen.
Durch die in den Unteransprüchen 2 bis 5 aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Verfahrens zum Herstellen der im Hauptanspruch angegebenen Kombination
von Zündkerzen-Isolator und Mittelelektrode möglich.
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Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Pig. I einen Längsschnitt durch einen Isolator-Preßling mit
eingebetteter Mittelelektrode in verkleinertem Maßstab (der Querschnitt des Preßlings nach dem Formschleifen
ist strichpunktiert dargestellt) und
Fig. 2 bis 6 Längsschnitte durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in den einzelnen Verfahrensstufen (verkleinerter
Maßstab).
Der in Fig. 1 dargestellte Isolator-Preßling 10 wird aus pulverförmigem
oder granuliertem Aluminiumoxyd, gegebenenfalls mit Zusätzen
von glasbildenden Substanzen^ hergestellt und dabei eine Mittelelektrode 11 gleich mit eingeformt; der anschlußseitige
Abschnitt dieser Mittelelektrode 11 ragt dabei in eine Isolator-Längsbohrung 123 in der auf irgendeine bekannte Weise im Verlaufe
der Zündkerzen-Montage diese Mittelelektrode 11 mit einem nicht dargestellten Anschlußbolzen elektrisch leitend verbunden wird.
Die Mittelelektrode 11 besteht aus Platin und hat einen Durchmesser
von 0,5 mm; eine Beschädigung des Isolators infolge der Wärmeausdehnungskoeffizienten
dieser Mittelelektrode 11 und des Preßlings 10 ist bei diesem Durchmesser der Platin-Mittelelektrode
nicht zu befürchten. Anstelle eines Platinmetalls kann die Mittelelektrode 11 auch aus einer elektrisch leitfähigen Keramik oder
einem entsprechenden Cermet bestehen; Voraussetzung dafür ist nur,·
daß diese Stoffe bei der erforderlichen Brenntemperatur des bereits auf ein Profil 10' geschliffenen Preßlings 10 weder schmelzen
noch zusammen mit dem Keramikmaterial Schmelzphasen bilden bzw. durch Eindiffundieren in die Keramik deren Eigenschaften ungünstig
beeinflussen.
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Der im Mittelteil des Preßlings 10 befindliche Bund ist mit 13 bezeichnet und die beiden Endabschnitte des Preßlings 10 mit 14
und 15- ■ . ■
Die in den Fig. 2 bis 6 dargestellte Vorrichtung 16 zum Herstellen
von Isolator-Preßlingen 10 hat ein druckfestes Gehäuse 17, dessen Längsbohrung l8 vertikal angeordnet ist und oben und unten
durch jeweils eine Ringmutter 19 bzw. 20 bis auf eine Zentralbohrung 21 bzw. 22 verschlossen ist. Die Zentralbohrung 21 der Ringmutter
19 ist an ihrem nach außen weisenden Abschnitt als Einfülltrichter
23 für das in die Vorrichtung l6 einzubringende Keramikmaterial 24 ausgebildet. Über durch das Gehäuse 17 führende Querbohrungen
25 und darin eingreifende Rohrleitungen 26 ist Üie Gehäuse-Längsbohrung l8 mit einem nicht dargestellten, Druck erzeugendem
hydraulischem (oder pneumatischem) System in Verbindung, das einen Preßdruck von mehr als 250 bar zu erzeugen vermag.
Begrenzt durch die Ringmuttern I9 und 20 befindet sich in der Gehäuse-Längsbohrung
18 eine gummielastische, schlauchförmige Preßform 27s deren Formraum 28 von vorbestimmter, auf den Preßling
10 abgestimmter Konfiguration ist; der Bereich des künftigen Preßling-Bundes 13 ist dabei als trapezförmige Ringnut 29 erkennbar.
Die Endabschnitte der Preßform 27 haben Flansche 30 bzw. 31 und
einen Durchmesser des Formraumes 28, welcher etwa dem Durchmesser der Zentralbohrung 21 bzw. 22 entspricht. Zwischen der Preßform
27 und der Gehäuse-Längsbohrung 18 ist ein sogenannter Stützkorb
32 angeordnet, der ringsum eine Vielzahl von Löchern 33 besitzt und dergestalt ist, daß er mit seiner Innenseite 34 an der Preßform
27 anliegt, jedoch zwischen der Außenseite 35 und der Gehäuse-Längsbohrung 18 einen Kanal 36 freiläßt. Das nicht dargestellte
hydraulische System steht über die Rohrleitungen 26, die Gehäuse-Querbohrungen 25, den Stützkorb-Kanal 36 und die Stützkorb-Löcher
33 mit der Preßform 27 in Kontakt.
Die Vorrichtung l6 hat außerdem einen Oberstempel 37 und einen Unterstempel 38; die beide durch ein nicht dargestelltes Steuersystem
verschiebbar sind. Der Oberstempel 37 kann entweder in die
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Ringmutter-Zentralbohrung 21 und einen bestimmten Abschnitt in
den Preßform-Innenraum 28 eintauchen oder in eine Nullstellung gefahren werden, in der er Abstand von dem Einfülltrichter 23
der Vorrichtung 16 hat; das Kopfstück 39 des Oberstempels 37
hat einen Durchmesser, der dem Durchmesser der Ringmutter-Zentralbohrung
21 entspricht. Der Unterstempel 38 hat ein Kopfstück 40, dessen Durchmesser dem Durchmesser der Ringmutter-Zentralbohrung
22 entspricht und entweder durch den Preßform-Formraum 28 und die Ringmutter-Zentralbohrung 21 hindurchzubewegen oder nach unten
aus dem Pormraum,Auszufahren ist; dieses Kopfstück 40 trägt an
seiner Frontfläche 4l eine Preßnadel 42, die zum Formen der
Preßling-Längsbohrung 12 dient. In der Stirnfläche 43 dieser
Preßnadel 42 ist eine Aufnahmebohrung 44 eingearbeitet, die den anschlußseitigen Abschnitt der Mittelelektrode 11 halten und
fixieren kann; die Tiefe dieser Aufnahmebohruhg 44 entspricht
derjenigen Länge der Mittelelektrode 11, die zum Kontaktieren dieser Mittelelektrode 11 mit dem nicht dargestellten Anschlußbolzen
der Zündkerze vorgesehen ist.
Zur Vorrichtung 16 gehört außerdem eine Zuführvorrichtung 45 für
das pulverförmige oder bevorzugterweise als Granulat ausgebildete Isolierstoffmaterial (s. Fig. 3) und nicht dargestellte aber bekannte
Einrichtungen zum Halten, Bewegen und Steuern der gesamten Vorrichtung 16.
Das Verfahren und die Wirkungsweise der Vorrichtung 16 wird nachfolgend
beschrieben:
In der Fig. 2 ist die erste Arbeitsstufe dargestellt, in der der Oberstempel 37 mit Abstand über dem Einfülltrichter 23 des Gehäuses
17 steht und der Unterstempel 38 mit seiner Preßnadel 42
nach oben gefahren- ist und dabei mit der Kopfstück-Frontfläche 4l
in den Einfülltrichter 23 ragt; die Preßnadel 42 steht noch aus diesem Einfülltrichter 23 heraus. Bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung wird der Unterstempel 38 mit der Preßnadel
42 nach unten aus dem Formraum 28 ausgefahren; der Unterstempel
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38 befindet sich in dieser ersten Arbeitsstufe unter dem druckfesten
Gehäuse 17 mit der Preßform 27. Die Rohrleitungen 26, die Gehäuse-Querbohrungen 25, der Stützkorb-Kanal 36 und die Stützkorb-Löcher
33 sind in dieser Stellung zwar mit einer nicht besonders gekennzeichneten Hydraulikflüssigkeit gefüllt, üben jedoch
keinen derartigen Druck auf die Preßform 27 aus, daß sich diese verformt. - In dieser Stellung der Vorrichtung 16 wird eine
Mittelelektrode 11 mit ihrem einen Endabschnitt in die Aufnahmebohrung 44 der Preßnadel 42 eingeführt und somit fixiert und gehalten.
Die Fig. 3 stellt die zweite Arbeitsstufe des Verfahrens dar, in
der der Unterstempel 38 soweit bewegt wird, daß sein Kopfteil 40 im unteren Endabschnitt der Preßform 27 steht. Nach dem
Zurückfahren des Unterstempels 38 in diese Stellung wird über die Zuführvorrichtung 45 granuliertes Keramikmaterial 24 in den
Einfülltrichter 23 der Vorrichtung 16 dosiert hineingegeben, so daß der Preßform-Formraum 28 mit diesem Keramikmaterial 24 gefüllt
wird.
Nachdem nun die vorbestimmte Menge an Keramikmaterial 24 in den Preßform-Formraum 28 eingefüllt ist, wird - wie in Fig. 4 dargestellt
- der Oberstempel 37 soweit nach unten bewegt, daß er mit seinem Kopfstück 39 bis in den oberen Endabschnitt der Preßform
27 bis auf ein bestimmtes Maß eintaucht und daß in den Preß-; form-Formraum 28 befindliche Keramikmaterial 24 bereits etwas
zusammendrückt. Nach diesem Schritt wird nun das nicht dargestellte hydraulische System derart angesteuert, daß die Hydraulik-Flüssigkeit
über die Rohrleitungen 26 im Gehäuse 17 einen Preßdruck von 3OO bar erzeugt, was zu einem radialen Zusammenpressen
der Preßform 27 führt. Dieses Zusammenpressen der Preßform 27 hat auch ein Zusammenpressen des Keramikmaterials 24 zur
Folgen der ursprüngliche Preßform-Formraum 28 ist dermaßen gestaltet,
daß im jetzigen Stadium des Verfahrens die beabsichtigte Form des Preßlings 10 erreicht wird.
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Die Fig. 5 zeigt die nächste Arbeitsstufe des Verfahrens, bei
der der Druck der Hydraulikflüssigkeit durch Ansteuerung des nicht dargestellten hydraulischen Systems in der Vorrichtung 16
wieder reduziert wird und sich die Preßform 27 aufgrund ihrer
gummielastischen Eigenschaften wieder in die ursprüngliche Form zurückbildet und somit einen gewissen Abstand vom Preßling 10
aufweist.
Die letzte Arbeitsstufe des Verfahrens enthält das Zurückfahren des Oberstempels 37 in seine obere Stellung und auch das Hochfahren
des Unterstempels 38 in diejenige Stellung, die er auch
in seiner Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 innehatte. Der Preßling
10 mit der eingeformten Mittelelektrode 11 kann nunmehr von der Preßnadel 42 abgezogen werden und besitzt die beabsichtigte
Form.
Dieser Preßling 10 wird nun - wie bekannt und üblich - an seiner Außenseite auf das in Fig. 1 dargestellte Profil 10' geschliffen
und anschließend dem bekannten SinterVorgang unterworfen. Anläßlich
des Profilschleifens am Preßling 10 nicht von der Mittelelektrode
11 entfernte Reste von Keramikmaterial werden nach .dem Sintervorgang abgeschliffen.
Die Mittelelektrode 11 kann anstelle aus Platin auch aus einem anderen Platinmetall, oder einem anderen Metall hergestellt werden,
jedoch sind bei den Metallen wegen der Wärmeausdehnungskoeffizienten nur Durchmesser bis zu 1 mm, bevorzugt sogar nur bis
zu 0,5 mm möglich. Für Durchmesser > 0,5 mm der Mittelelektroden
11 kommen bevorzugt aber nur Keramik- bzw. Cermet-Elektroden in Frage, da deren Brennschwindung und Ausdehnungskoeffizient zur
Vermeidung von Rißbildung weitgehend an die Isolatorkeramik angepaßt werden müssen.
Die Vorrichtung l6 kann anstelle der Hydraulikflüssigkeit auch
mit einem pneumatischen Druckerzeugungs- und Übertragungssystem verbunden sein; der erforderliche Preßdruck in der Vorrichtung
16 muß mehr als 250 bar betragen, liegt bevorzugterweise sogar
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zwischen 3OO und 400 bar.
Leerseite
Claims (6)
- ~/~ 2678667Ansprüche( 1.,Verfahren zum Befestigen der Mittelelektrode in einem keramischen Zündkerzen-Isolator, wobei die Mittelelektrode in den zündseitigen, an eine Isolator-Längsbohrung anschliessenden Abschnitt des noch ungebrannten Isolator-Preßlings eingebettet und die Kombination von ungebranntem Isolator-Preßling und Mittelelektrode einem Sintervorgang ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Schritt der anschlußseitige Abschnitt der Mittelelektrode (11) in eine Aufnahmebohrung (44) in der Stirnfläche (43) einer Preßnadel (42) gesteckt wird, Vielehe an einem vertikal verschiebbaren Unterstempel (38) angebracht ist, der entweder durch den vertikal angeordneten, vorbestimmten Formraum (28) einer gummielastischen, schlauchförmigen Preßform (27) nach oben oder nach unten aus der Preßform ausgefahren wurde, die sich in einem flüssigkeits- oder gasgefüllten Gehäuse (17) befindet, das mit einem druckerzeugenden hydraulischen oder pneumatischen System über Leitungen (26) in Verbindung steht, daß als zweiter Schritt der Unterstempel (38) bis in eine Stellung verschoben wird, in der die Unterstempel-Frontfläche (4l) die untere Öffnung der Preßform (27) verschließt, daß als dritter Schritt eine vorbestimmte Menge von pulverförmigem oder granuliertem Keramikmaterial (24) durch die obere Öffnung der Preßform (27) in den Formraum (28) eingefüllt wird, daß als vierter Schritt ein Oberstempel (37) die obere Öffnung der Preßform verschließt und dann mit dem genannten System über die Leitungen (26) im Gehäuse (17) ein vorbestimmter Druck erzeugt wird, der radial7Ü98S2/ÖS09ORIGINAL INSPECTEDauf die Preßform (27) und den Isolator-Preßling (24, 10) übertragen wird und die vorbestimmte Konfiguration des Isolator-Preßlings (10) bewirkt, daß als fünfter Schritt der Druck im Gehäuse (17) wieder verringert und damit auch die Preßform (27) entspannt wird und daß als sechster Schritt der Unterstempel (38) mit dem auf der Preßnadel (42) steckenden Isolator-Preßling (10) wieder SUS der Preßform (27) ausgefahren und dann der Isolator-Preßling(10) von der Preßnadel (42) abgezogen wird, wobei die Mittelelektrode(11) im zündseitigen Abschnitt des Isolator-Preßlings (10) verbleibt.
- 2. Verfahren nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Isolator-Preßlings (10) vor dem Sintervorgang noch auf eine vorbestimmte Form (101) geschliffen wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zündseitige Abschnitt der in den Isolator eingesinterten Mittelelektrode (11) erst nach dem Sintervorgang von Keramikmaterial (24) befreit, vorzugsweise abgeschliffen wird.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (11) aus einem Platinmetall besteht und einen Durchmesser von weniger als 1 mm, bevorzugt von etwa 0,5 mm oder weniger hat.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (11) aus elektrisch leitfähiger Keramik oder einem entsprechenden Cermet besteht.709852/0509- 10 -
- 6. Vorrichtung zum Befestigen der Mittelelektrode in einem keramischen Zündkerzen-Isolator, wobei die Mittelelektrode in den zündseitigen, an eine Isolator-Längsbohrung anschließenden Abschnitt eines noch ungebrannten Isolator-Preßlings eingebettet wird, mit einer Preßnadel, welche an der Frontfläche eines vertikal verschiebbaren Unterstempels angebracht ist, der einerseits mit seiner Frontfläche den unteren Verschluß eines vertikal angeordneten vorbestimmten Formraumes einer gummielastischen, schlauchförmigen Preßform bildet und andererseits entweder durch den Preßform-Formraum nach oben oder nach unten aus dem Formraum ausfahrbar ist, mit einem die Preßform umgebenden flüssigkeits- oder gasgefüllten Gehäuse, das mit einem druckerzeugenden hydraulischen oder pneumatischen System über Leitungen in Verbindung steht, und mit einem verschiebbaren Oberstempel, der die obere. Öffnung der Preßform öffnen bzw. verschliessen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die am freien Ende der Preßnadel (42) befindliche Stirnfläche (43) eine Aufnahmebohrung (44) aufweist, die den anschlußseitigen Abschnitt der Mittelelektrode (H)' halten und fixieren kann.709852/0509
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