DE102010014325B4

DE102010014325B4 - Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze und dadurch hergestellte Zündkerze

Info

Publication number: DE102010014325B4
Application number: DE102010014325.1A
Authority: DE
Inventors: Werner Niessner; Christophe Houlle
Original assignee: Federal Mogul Ignition GmbH
Current assignee: Federal Mogul Ignition GmbH
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2030-04-10
Also published as: DE102010014325A1; US20120086326A1; CN102255245A; US8471449B2

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze (1), die einen Innenleiter (2), einen den Innenleiter (2) umgebenden Isolator (3), einen den Isolator (3) umgebenden Zündkerzenkörper (4) und zwei Elektroden (6, 7) enthält, wobei die erste Elektrode eine elektrisch leitend mit dem Innenleiter (2) verbundene Mittelelektrode (6) und die zweite Elektrode eine elektrisch leitend mit dem Zündkerzenkörper (4) verbundene Masseelektrode (7) ist,bei dem ein separat vorgefertigtes Edelmetallbauteil (8; 9) auf einer der Elektroden (6; 7) positioniert, dann mit der Elektrode (6; 7) durch Widerstandsschweißen verbunden und nachfolgend durch Laser- oder Elektronenstrahlschweißen fixiert wird,und bei dem als Edelmetallbauteil (8; 9) eine Kugel (13) verwendet wird, und wobei nach dem Widerstandsschweißen und vor dem Laser- oder Elektronenstrahlschweißen ein Formprägen des Edelmetallbauteils (8; 9) durchgeführt wird, bei dem wenigstens ein über die Elektrodenoberfläche (10; 11) vorstehender Bereich der Kugel (13) umgeformt wird,dadurch gekennzeichnet,dass die Kugel (13) mit einem Druckstempel (17), der in Richtung der Elektrode (6; 7) auf die Kugel (13) drückt, formgeprägt und dabei der über die Elektrodenoberfläche (10; 11) vorstehende Bereich der Kugel (13) so umgeformt wird, dass das Edelmetallbauteil (8; 9) nach dem Laser- oder Elektronenstrahlschweißen absatzförmig mit einer vordefinierten Höhe (H) von 0,1 mm bis 1,0 mm über der Elektrodenoberfläche (10; 11) vorsteht undin seinem Randbereich, bevor seine Oberfläche in die Elektrodenoberfläche (10; 11) übergeht, eine Kante (19) aufweist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der WO 2008/ 055 483 A1 , der US 2007 / 0 103 046 A1 und der US 2008 / 0 174 221 A1 bekannt. Bei den bekannten Verfahren wird als Edelmetallbauteil eine Kugel verwendet. Die Kugel wird auf die Zündkerzenelektroden mittels Widerstandsschweißen aufgeschweißt. Anschließend wird der über der Elektrode vorstehende Bereich flachgedrückt. Anschließend wird das flachgedrückte Edelmetallbauteil durch Laserschweißen auf der Elektrode fixiert. Der Innendurchmesser der Laserschweißnaht ist kleiner als der Außendurchmesser der flachgedrückten Oberfläche des Edelmetallbauteils, so dass ein Teil der flachgedrückten Oberfläche abgeschmolzen wird. Von der flachgedrückten Oberfläche des Edelmetallbauteils bildet die Laserschweißnaht einen sanften Übergang zur umgebenden Elektrodenoberfläche. In der US 2007 / 0 103 046 A1 ist vorgesehen, dass das Edelmetallbauteil mit einer Höhe bis zu 0,5 mm über der Elektrodenoberfläche neben dem Edelmetallbauteil vorstehen kann.
Ein ähnliches Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze ist auch aus der DE 196 41 856 B4 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird als Edelmetallbauteil ein Edelmetallplättchen verwendet, das zylinderförmig gestaltet ist. Das Edelmetallplättchen wird beim Widerstandsschweißen in die Elektrode eingepresst, so dass ein überstehender Abschnitt um eine äußere Peripherie des Edelmetallplättchens entsteht, der das Edelmetallplättchen auf der Elektrode hält. Anschließend wird der überstehende Abschnitt, der das Edelmetallbauteil kragenförmig umgibt, durch Laser- oder Elektronenstrahlschweißen mit dem Edelmetallbauteil verbunden. Dadurch, dass das Elektrodenmaterial um die äußere Peripherie des Edelmetallplättchens in Form eines kragenförmig überstehenden Abschnitts verformt ist, ist es beim Laser- oder Elektronenstrahlschweißen erforderlich, eine relativ große Menge des Elektrodenmaterials aufzuschmelzen, nämlich den gesamte kragenförmig vorstehenden Abschnitt des Elektrodenmaterials, bevor überhaupt ein Bereich des Edelmetallplättchens aufgeschmolzen werden kann. Diese Vorgehensweise ist aufwendig. Außerdem ist die Handhabung des Edelmetallbauteils beim Aufsetzen und bei der Positionierung auf der Elektrode relativ aufwendig, da auf die richtige Orientierung des Edelmetallplättchens geachtet werden muss.
Ferner ist aus der US 2006 / 0 276 097 A1 bekannt, ein Edelmetallbauteil mittels Widerstandsschweißen auf einer Zündkerzenelektrode zu befestigen, wobei während des Widerstandsschweißens an dem der Elektrode zugewandten Ende des Edelmetallbauteils ein Wulst entsteht.
Aus der DE 101 49 630 C1 ist bekannt, eine Edelmetallkugel an einer Zündkerzenelektrode anzuschweißen. Die Edelmetallkugel verbleibt nach dem Anschweißen in ihrer Kugelform. Es ist eine Schweißelektrode offenbart, die an einer Stirnseite eine kalottenförmige Aufnahme aufweist, in der die Edelmetallkugel während des Schweißvorgangs aufgenommen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Herstellung einer Zündkerze zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass als Edelmetallbauteil eine Kugel verwendet wird, und dass nach dem Widerstandsschweißen und vor dem Laser- oder Elektronenstrahlschweißen ein Formprägen des Edelmetallbauteils durchgeführt wird, bei dem wenigstens ein über die Elektrodenoberfläche vorstehender Bereich der Kugel umgeformt wird. Ferner ist vorgesehen, dass die Kugel mit einem Druckstempel, der in Richtung der Elektrode auf die Kugel drückt, formgeprägt und dabei der über die Elektrodenoberfläche vorstehende Bereich der Kugel so umgeformt wird, dass das Edelmetallbauteil anschließend mit einer vordefinierten Höhe von 0,1 mm bis 1,0 mm über der Elektrodenoberfläche vorsteht. Die vordefinierte Höhe, mit der das Edelmetallbauteil über der Elektrodenoberfläche neben dem Edelmetallbauteil vorsteht ist ein Sollwert, der anhand der der gewünschten Eigenschaften der Zündkerze, insbesondere in Bezug auf Zündspannung und Lebensdauer, ausgewählt wird. Der Druckstempel wird so weit auf die Elektrode zugefahren, bis sich die gewünschte Höhe des vorstehenden Edelmetallbauteils ergibt. Das Edelmetallbauteil weist in seinem Randbereich, bevor seine Oberfläche in die Elektrodenoberfläche übergeht, eine Kante auf, um die Entstehung des Lichtbogens zu begünstigen.
Das neue Verfahren vereinfacht die Herstellung einer Zündkerze in mehreren Punkten. Die Verwendung eines kugelförmigen Edelmetallbauteils als Halbzeug, das mit der Elektrode verbunden wird, bewirkt, dass beim Aufsetzen und der Positionierung der Kugel auf der Elektrode ein Ausrichten der Orientierung des Edelmetallbauteils komplett entfällt. Die Kugel ist in allen Richtungen symmetrisch und kann deshalb in jeder beliebigen Orientierung auf die Elektrode aufgesetzt werden. Die Platzierung und Positionierung auf der Elektrode ist dadurch sehr einfach. Auch die Handhabung der kugelförmigen Edelmetallbauteile vor der Positionierung auf der Elektrode, insbesondere bei der Zuführung und Vereinzelung in einer Herstellvorrichtung für die Zündkerze ist sehr einfach. Die Herstellung von Kugeln ist sehr einfach und rationell möglich.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer Kugel als Edelmetallbauteil liegt darin, dass der Materialeinsatz für das Edelmetallbauteil minimiert ist. Durch die Verwendung einer Kugel lässt sich der Zweck des Edelmetallbauteils, nämlich die Elektrode zu armieren, um den Verschleiß der Zündkerze zu verringern, besonders gut mit einem sehr geringen Materialeinsatz an Edelmetall erreichen. Das Edelmetallbauteil muss keine übermäßige Menge von Edelmetall enthalten, welche nachher an der Zündkerze nicht zum Verschleißschutz der Elektrode beiträgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Bestückung sowohl der Masseelektrode als auch der Mittelelektrode mit einem Edelmetall sehr gut geeignet. Selbstverständlich können auch beide Elektroden einer Zündkerze mit jeweils einem Edelmetallbauteil bestückt werden.
Eine Zündkerze mit einem über der Elektrodenoberfläche vorstehenden Edelmetallbauteil hat den Vorteil, dass der Spannungsbedarf für die Funkenbildung geringer ist. Es ist ein Überstand gegenüber der das Edelmetallbauteil umgebenden Oberfläche der Elektrode vorgesehen. Der Überstand ist vorteilhafterweise absatzförmig oder stufenförmig gestaltet. Die vorstehende Oberfläche des Edelmetallbauteils geht nicht gleichmäßig in die Oberfläche der Elektrode über. Im Bereich des Übergangs von dem vorstehenden Edelmetallbauteil zu der Oberfläche der Elektrode ist ein Absatz vorgesehen. Der Absatz ist bevorzugt stufenförmig. Er kann leicht verrundet ausgeführt sein.
Das Formprägen des Edelmetallbauteils hat den Vorteil, dass die sphärische Kugeloberfläche in eine Form gebracht wird, die für die Funkenbildung und die Lebensdauer der Zündkerze optimiert ist. Da das Formprägen nach dem Widerstandsschweißen durchgeführt wird, ist das kugelförmige Edelmetallbauteil beim Formprägen bereits mit der Elektrode verbunden, so dass es seine Position nicht mehr verlieren kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein über die Elektrodenoberfläche vorstehender Bereich der Kugel beim Formprägen in eine Form einer im Wesentlichen ebenen Fläche gebracht wird, die insbesondere etwa parallel zu der Elektrodenoberfläche geformt wird. Durch die Formung einer im Wesentlichen ebenen Fläche aus der ursprünglich sphärischen Kugeloberfläche entsteht eine Kante an dem Edelmetallbauteil, die die im Wesentlichen ebene Fläche umschließt und die eine verbesserte Funkenbildung bewirkt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn ein über die Elektrodenoberfläche vorstehender Bereich der Kugel beim Formprägen in eine Form einer Mantelfläche eines Kegels, eines Kegelstumpfes oder eines Zylinders gebracht wird. Hierdurch lässt sich erreichen, dass das Edelmetallbauteil besonders gut absatzförmig über der Elektrodenoberfläche vorsteht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Edelmetallbauteil in dem über der Elektrodenoberfläche vorstehenden Bereich in die Form eines Kegelstumpfes gebracht wird. Ein Kegelstumpf vereint besonders gut eine gute Funkenbildung bei niedriger Zündspannung mit einer langen Lebensdauer und gleichzeitig mit einer einfachen Herstellbarkeit durch den Formprägevorgang.
In weiterer Ausgestaltung kann es vorteilhaft sein, wenn beim Formprägen an dem der Elektrode zugewandten Ende des kegeligen oder zylindrischen Bereiches ein Wulst angeformt wird. Dabei entsteht ein wulstförmiger Bereich am Edelmetallbauteil, der einen größeren Durchmesser als der zylindrische oder kegelförmige Bereich aufweist. Der Wulst des Edelmetallbauteils lässt sich in einfacher Weise beim nachfolgenden Laser- oder Elektronenstrahlschweißen aufschmelzen und mit dem Grundmaterial der Elektrode verbinden. Es lässt sich dadurch eine besonders sichere Verbindung des Edelmetallbauteils an der Elektrode gewährleisten, die sich auch bei großen Spannungen aufgrund von Temperaturschwankungen nicht löst.
Vorteilhafterweise wird beim Formprägen ein Druckstempel verwendet, der an seinem die Kugel umformenden Bereich eine vordefinierte Formgebung aufweist, die der gewünschten fertigen Form des Edelmetallbauteils entspricht. Der Druckstempel ist in seinem die Kugel umformenden Bereich in Form eines „Gesenkes“ oder eines „Kopfmachers“, wie er aus dem Bereich des Nietens bekannt ist, geformt, um den über die Elektrodenoberfläche vorstehenden Bereich der Kugel, bevorzugt in einem Arbeitsgang, die gewünschte Form des fertigen Edelmetallbauteils zu geben. Der Formprägevorgang wird dadurch vereinfacht.
Zum Positionieren und Widerstandsschweißen der Kugel wird bevorzugt eine hohle Schweißelektrode verwendet, die die Kugel auf der Masseelektrode oder der Mittelelektrode der Zündkerze positioniert und dort verschweißt. Die Spitze der Schweißelektrode ist bevorzugt kalottenförmig. In der Spitze ist ein Kanal angeordnet, der mit Unterdruck beaufschlagbar ist, um die Kugel an die Schweißelektrode anzusaugen. Mit einer derartigen Schweißelektrode kann die Kugel sehr einfach aus einem Magazin entnommen und dann auf der Zündkerzenelektrode positioniert und anschließend direkt widerstandsgeschweißt werden.
Für eine gute Fixierung des Edelmetallbauteils ist es vorteilhaft, wenn der Laser- oder Elektronenstrahl beim Laser- oder Elektronenstrahlschweißen etwa rechtwinklig zur Elektrodenoberfläche verläuft. Das formgeprägte Edelmetallbauteil lässt sich dadurch sehr einfach entlang seines gesamten Umfangs mit der Elektrode verbinden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Zündkerze, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt ist. Bei der Zündkerze ist bevorzugt vorgesehen, dass das Edelmetallbauteil mit einer Höhe von etwa 0,2 mm bis 0,6 mm, über der Elektrodenoberfläche neben dem Edelmetallbauteil vorsteht. Vorteilhafterweise weist ein über die Elektrodenoberfläche vorstehender Bereich des Edelmetallbauteils einen Durchmesser von etwa 0,3 mm bis 1,5 mm auf, der besonders vorteilhaft im Bereich von etwa 0,4 mm bis 1,0 mm liegt.
Das Edelmetallbauteil besteht bevorzugt aus Platin oder einer Platinlegierung. Eine Kugel aus Platin oder einer Platinlegierung weist eine genügend große Duktilität auf und lässt sich deshalb besonders gut durch den Formprägevorgang umformen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:

1 eine teilweise dargestellte Zündkerze, in vergrößerter und teilweise geschnittener Darstellung,
2 einen weiter vergrößerten Teilbereich der Masseelektrode der Zündkerze der 1 beim Widerstandsschweißen eines Edelmetallbauteils,
3 eine Ansicht der Masseelektrode ähnlich 2 beim Formprägen des Edelmetallbauteils,
4 eine Ansicht der Masseelektrode ähnlich der 2 beim Laserschweißen des Edelmetallbauteils,
5 eine Ansicht ähnlich 3 bei einer Variante des Formprägens,
6 eine Ansicht der Variante der 5 beim Laserschweißen,
7 und 8 Darstellungen ähnlich der 5 und 6 auf eine weitere Variante mit anderer Formgebung des Edelmetallbauteils.

Die in 1 dargestellte Zündkerze 1 enthält einen Innenleiter 2, der von einem Isolator 3 umgeben ist. Es ist ein Zündkerzenkörper 4 vorgesehen, der den Isolator 3 umgibt und ihn aufnimmt. Der Zündkerzenkörper 4 ist an seiner Außenfläche mit einem Gewinde 5 versehen. Die Zündkerze enthält zwei Elektroden 6 und 7. Die erste Elektrode 6 ist eine Mittelelektrode, die elektrisch leitend mit dem Innenleiter 2 verbunden ist. Die zweite Elektrode 7 ist eine Masseelektrode, die elektrisch leitend mit dem Zündkerzenkörper 4 verbunden ist. Es ist an der Mittelelektrode 6 ein Edelmetallbauteil 8 und an der Masseelektrode 7 ein Edelmetallbauteil 9 befestigt. Gegenüber einer Oberfläche 10 der Elektrode 6 in einem das Edelmetallbauteil 8 umgebenden Bereich steht das Edelmetallbauteil 8 absatzförmig mit einer Höhe H vor. Das Edelmetallbauteil 9 steht ebenfalls absatzförmig mit einer Höhe H über einer Oberfläche 11 der Elektrode 7 vor. Die Masseelektrode 7 ist dachelektrodenförmig über der Mittelelektrode 6 angeordnet, so dass sich die Edelmetallbauteile 8 und 9 mit einem Abstand A gegenüber liegen und einen Zündspalt bilden.
Die Zündkerze 1 kann in an sich bekannter Weise mit ihrem Gewinde 5 in einen Verbrennungsmotor eingesetzt werden. Der Bereich der Zündkerze 1 mit den Elektroden 6 und 7 ragt dabei in einen Brennraum des Verbrennungsmotors und kann dort ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entzünden.
Die Masseelektrode 7 besteht wenigstens im Bereich der Elektrodenoberfläche 11 neben dem Edelmetallbauteil 9 aus einer Nickellegierung. Die Masseelektrode 7 kann einen Mantel aus einer Nickellegierung aufweisen, der um einen Kupferkern 12 herum angeordnet ist. Die Edelmetallbauteile 8 und 9 bestehen vorzugsweise aus Platin oder einer Platinlegierung und bilden kleinflächige Ankerstellen mit inversen Eigenschaften, die Spannungsbedarf und Zündort bestimmen. Die Materialkombination Platin / Nickel bewirkt, dass der Funkenüberschlag an dem aus Platin bestehenden Edelmetallbauteil erfolgt. Dort liegt eine hohe Austrittsarbeit, eine niedrige Verdampfungsrate und praktisch keine Oxidation vor. Die weitere Entladung des Funkens in der Bogen- und Glimmphase geht sofort in die als Opferbereiche ausgebildeten Bezirke der aus Nickel bestehenden Elektroden 6 und 7 über, wo eine niedrige Austrittsarbeit notwendig ist. Die effektive Funkenlänge steigt also gegenüber dem Abstand A zwischen den Elektroden 6 und 7 an und begünstigt die Entflammung des Gemisches im Brennraum des Verbrennungsmotors. Der Spannungsbedarf für die Funkenbildung der Zündkerze 1 wird jedoch durch den Abstand A bestimmt. Dieser lässt sich reduzieren ohne das die Entflammung des Kraftstoffgemisches beeinträchtigt wird, so dass der Spannungsbedarf der Zündkerze gesenkt werden kann. Dies hat eine Erhöhung der Lebensdauer der Zündkerze 1 zur Folge.
Die Zündkerze 1 ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, wobei insbesondere das Edelmetallbauteil 9 in der erfindungsgemäßen Weise an der Masseelektrode 7 befestigt ist. Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel der Befestigung des Edelmetallbauteils 9 an der Masseelektrode 7 beschrieben. Das Edelmetallbauteil 8 kann in analoger Weise an der Mittelelektrode 6 befestigt werden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf eine separate Beschreibung verzichtet. Die Herstellung wird im Folgenden mit Hilfe der 2 bis 8 beschrieben. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dort die gleichen Teile wie in 1.
Bei der Herstellung der Zündkerze 1 wird die Masseelektrode 7 mit dem Edelmetallbauteil 9 versehen. Für das Edelmetallbauteil 9 wird eine separat vorgefertigte Kugel 13 verwendet, wie sie in 2 erkennbar ist. Die separat vorgefertigte Kugel 13 kann beispielsweise von einer hohlen Schweißelektrode 14 aus einem nicht dargestellten Magazin entnommen werden. Die Schweißelektrode 14 weist eine kalottenförmige Aufnahme 15 für die Kugel 14 auf. Im Inneren der hohlen Schweißelektrode 14 ist ein Unterdruckkanal 16 vorgesehen, der im Bereich der Aufnahme 15 endet. Beim Aufnehmen einer Kugel 13 aus dem Magazin wird der Unterdruckkanal 16 mit einem Unterdruck beaufschlagt, und eine Kugel 13 wird an die kalottenförmige Aufnahme 15 angesaugt und dort gehalten. Mit der Schweißelektrode 14 wird die Kugel 13 anschließend auf der Masseelektrode 7 positioniert und an der gewünschten Stelle durch Widerstandsschweißen mit der Masseelektrode 7 verbunden. Anschließend wird die Schweißelektrode 14 von der Kugel 13 abgehoben. Dieser Zustand ist in 2 dargestellt.
Nach dem Widerstandsschweißen wird ein Formprägen der Kugel 13 durchgeführt. Das Formprägen wird anhand 3 erläutert. Es ist ein Druckstempel 17 vorgesehen, der in Richtung der Masseelektrode 7 auf die Kugel 13 zubewegt wird, so dass wenigstens ein über die Elektrodenoberfläche 11 vorstehender Bereich der Kugel 13 umgeformt wird. Der Druckstempel 17 wird so weit auf die Kugel 13 gedrückt, dass das Edelmetallbauteil 9 anschließend mit einer vordefinierten Höhe H über der Elektrodenoberfläche 11 vorsteht. Anschließend wird der Druckstempel 17 wieder von dem Edelmetallbauteil 11 abgehoben. Dieser Zustand ist in 3 dargestellt. Die ursprünglich kugelförmige Oberfläche des Edelmetallbauteils 9 wird beim Formprägen in eine Form einer ebenen Fläche 18 gebracht. Dabei entsteht eine Kante 19, die die ebene Fläche 18 umschließt. Die ebene Fläche 18 ist parallel zu der Elektrodenoberfläche 11 ausgerichtet.
Nach dem Formprägen wird das Edelmetallbauteil 9 durch Laserstrahlschweißen an der Masseelektrode 7 fixiert, wie in 4 dargestellt. Dabei entsteht zwischen Edelmetallbauteil 9 und Masseelektrode 7 eine Legierungszone 20, in der sich die Werkstoffe von Edelmetallbauteilen 9 und Elektrode 7 mischen. Durch die Legierungszone 20 ist das Edelmetallbauteil 9 sehr sicher an der Elektrode 7 befestigt und kann sich auch bei starken Temperaturschwankungen nicht ablösen. Der Laserstrahl ist durch die Pfeile 21 angedeutet. Beim Laserschweißen ist der Laserstrahl 21 so ausgerichtet, dass er vorzugsweise rechtwinklig oder zumindest nahezu rechtwinklig zur Elektrodenoberfläche 11 läuft. Das fertige, absatzförmig vorstehende Edelmetallbauteil 9 weist einen über der Elektrodenoberfläche 11 liegenden Bereich mit einem Durchmesser D auf.
In 5 ist eine Variante des Formprägens der Kugel 13 dargestellt. Die Kugel 13 wird in eine im Vergleich zu 3 andere Form gebracht. Am Edelmetallbauteil 9 der 5 wird neben einer ebenen Fläche 18 noch ein Bereich in eine Form einer Mantelfläche 22 eines Kegelstumpfes gebracht. Die ebene Fläche 18 wird durch eine Kante 19 zu der Mantelfläche 22 des Kegelstumpfes abgegrenzt. Außerdem wird an dem der Elektrode 7 zugewandten Ende des kegeligen Bereichs 22 ein Wulst 23 angeformt. Der Druckstempel 17 der 5 weist an seinem die Kugel 13 umformenden Bereich 24 eine vordefinierte Formgebung auf, die der gewünschten fertigen Form des Edelmetallbauteils 9 mit der ebenen Fläche 18, der kegeligen Fläche 22 und dem Wulst 23 entspricht. In 6 ist das Laserschweißen des gemäß 5 formgeprägten Edelmetallbauteils 9 dargestellt. Der Wulst 23 wird durch den Laserstrahl 21 aufgeschmolzen und bildet zusammen mit aufgeschmolzenem Grundmaterial der Masseelektrode 7 die Legierungszone 20. Das fertige Edelmetallbauteil 9 steht mit einer Höhe H über der Elektrodenoberfläche 11 vor und weist in dem vorstehenden Bereich einen Durchmesser D auf. Die Mantelfläche 22 kann bei einer nicht dargestellten Variante in Form einer Mantelfläche eines Zylinders gebracht werden.
In den 7 und 8 ist eine weitere Variante der Formgebung eines Edelmetallbauteils 9 dargestellt. Im Vergleich zu dem Edelmetallbauteil 9 der 5 wird das Edelmetallbauteil der 7 in eine spitzere Form gebracht. Die ebene Fläche 18 ist verkleinert und die kegelige Fläche 22 kann einen kleineren Kegelwinkel aufweisen.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich bei allen beschriebenen Varianten erzielen, wenn die Höhe H im Bereich von 0,1 mm bis 1,0 mm, insbesondere zwischen 0,2 mm und 0,6 mm, liegt. Der Durchmesser D kann etwa im Bereich von 0,3 mm bis 1,5 mm liegen, wobei ein Durchmesser von 0,4 mm bis 1,0 mm bevorzugt ist.
Bezugszeichenliste

1: Zündkerze
2: Innenleiter
3: Isolator
4: Zündkerzenkörper
5: Gewinde
6: Mittelelektrode
7: Masseelektrode
8: Edelmetallbauteil
9: Edelmetallbauteil
10: Elektrodenoberfläche der Mittelelektrode
11: Elektrodenoberfläche der Masseelektrode
12: Kupferkern
13: Kugel
14: Schweißelektrode
15: Aufnahme
16: Unterdruckkanal
17: Druckstempel
18: Ebene Fläche
19: Kante
20: Legierungszone
21: Laserstrahl
22: Mantelfläche
23: Wulst
24: Umformender Bereich des Druckstempels
A: Abstand
D: Durchmesser
H: Höhe

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze (1), die einen Innenleiter (2), einen den Innenleiter (2) umgebenden Isolator (3), einen den Isolator (3) umgebenden Zündkerzenkörper (4) und zwei Elektroden (6, 7) enthält, wobei die erste Elektrode eine elektrisch leitend mit dem Innenleiter (2) verbundene Mittelelektrode (6) und die zweite Elektrode eine elektrisch leitend mit dem Zündkerzenkörper (4) verbundene Masseelektrode (7) ist, bei dem ein separat vorgefertigtes Edelmetallbauteil (8; 9) auf einer der Elektroden (6; 7) positioniert, dann mit der Elektrode (6; 7) durch Widerstandsschweißen verbunden und nachfolgend durch Laser- oder Elektronenstrahlschweißen fixiert wird, und bei dem als Edelmetallbauteil (8; 9) eine Kugel (13) verwendet wird, und wobei nach dem Widerstandsschweißen und vor dem Laser- oder Elektronenstrahlschweißen ein Formprägen des Edelmetallbauteils (8; 9) durchgeführt wird, bei dem wenigstens ein über die Elektrodenoberfläche (10; 11) vorstehender Bereich der Kugel (13) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (13) mit einem Druckstempel (17), der in Richtung der Elektrode (6; 7) auf die Kugel (13) drückt, formgeprägt und dabei der über die Elektrodenoberfläche (10; 11) vorstehende Bereich der Kugel (13) so umgeformt wird, dass das Edelmetallbauteil (8; 9) nach dem Laser- oder Elektronenstrahlschweißen absatzförmig mit einer vordefinierten Höhe (H) von 0,1 mm bis 1,0 mm über der Elektrodenoberfläche (10; 11) vorsteht und in seinem Randbereich, bevor seine Oberfläche in die Elektrodenoberfläche (10; 11) übergeht, eine Kante (19) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein über die Elektrodenoberfläche (10; 11) vorstehender Bereich der Kugel (13) beim Formprägen in eine Form einer im Wesentlichen ebenen Fläche (18) gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen ebene Fläche (18) etwa parallel zu der Elektrodenoberfläche (10; 11) geformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein über die Elektrodenoberfläche (10; 11) vorstehender Bereich der Kugel (13) beim Formprägen in eine Form einer Mantelfläche (22) eines Kegels, eines Kegelstumpfes oder eines Zylinders gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Formprägen an dem der Elektrode (6; 7) zugewandten Ende des kegeligen oder zylindrischen Bereichs (22) ein Wulst (23) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wulst (23) beim nachfolgenden Laser- oder Elektronenstrahlschweißen aufgeschmolzen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (17) an seinem die Kugel (13) umformenden Bereich (24) eine vordefinierte Formgebung aufweist, die der gewünschten fertigen Form des Edelmetallbauteils (8; 9) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Positionieren und Widerstandsschweißen der Kugel (13) eine hohle Schweißelektrode (14) mit einem Unterdruckkanal (16) verwendet wird, die die Kugel (13) auf der Masseelektrode (7) oder der Mittelelektrode (6) der Zündkerze (1) positioniert und dort verschweißt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser- oder Elektronenstrahl beim Laser- oder Elektronenstrahlschweißen etwa rechtwinklig zur Elektrodenoberfläche (10; 11) verläuft.
Zündkerze (1), die einen Innenleiter (2), einen den Innenleiter (2) umgebenden Isolator (3), einen den Isolator (3) umgebenden Zündkerzenkörper (4) und zwei Elektroden (6; 7) enthält, wobei die erste Elektrode eine elektrisch leitend mit dem Innenleiter (2) verbundene Mittelelektrode (6) und die zweite Elektrode eine elektrisch leitend mit dem Zündkerzenkörper (4) verbundene Masseelektrode (7) ist, und wobei an wenigstens einer der Elektroden (6; 7) ein Edelmetallbauteil (8; 9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (1) durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist, und dass das Edelmetallbauteil (8; 9) absatzförmig mit einer Höhe (H) von 0,1 mm bis 1,0 mm über der Elektrodenoberfläche (10; 11) vorsteht und in seinem Randbereich, bevor seine Oberfläche in die Elektrodenoberfläche (10; 11) übergeht, eine Kante (19) aufweist.
Zündkerze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelmetallbauteil (8; 9) mit einer Höhe (H) von 0,2 mm bis 0,6 mm, über der Elektrodenoberfläche (10; 11) neben dem Edelmetallbauteil (8; 9) vorsteht.
Zündkerze nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein über die Elektrodenoberfläche (10; 11) vorstehender Bereich des Edelmetallbauteils (8; 9) einen Durchmesser von 0,3 mm bis 1,5 mm aufweist.
Zündkerze nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein über die Elektrodenoberfläche (10; 11) vorstehender Bereich des Edelmetallbauteils (8; 9) einen Durchmesser von 0,4 mm bis 1,0 mm aufweist.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelmetallbauteil (8; 9) aus Platin oder einer Platinlegierung besteht.