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Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen aus. Eine solche Zündkerze ist durch die
DE 10 2007 042 790 A1 bekannt geworden. Die Mittelelektrode der Zündkerze bildet mit einer oder mehreren Masseelektroden einen Zündspalt. Die Mittelelektrode ist mit einem Endstück aus einem Edelmetall bestückt. Der Mittelelektrode gegenüberliegend ist auf die wenigstens eine Masseelektrode ein Gegenstück aus Edelmetall aufgeschweißt. Das Endstück und das Gegenstück begrenzen den Zündspalt.
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Die bekannte Zündkerze eignet sich für Fahrzeugmotoren und auch für stationäre Gasmotoren.
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Für den Einsatz in Gasmotoren, insbesondere in stationären Gasmotoren, werden an die Zündkerzen besondere Anforderungen gestellt, insbesondere ist eine lange Lebensdauer gefordert. Um die zu erreichen, ist es wichtig, dass die Breite und Lage des Zündspalts möglichst geringe Maßtoleranzen aufweisen. Maßabweichungen können ihre Ursache im Einschmelzen der Mittelelektrode in den Isolator, im Einschrumpfen des Isolators in das Zündkerzengehäuse, im Vorgang des Bördelns des hinteren Endes des Zündkerzengehäuses, im Aufschweißen der Masseelektroden auf den vorderen Rand des Zündkerzengehäuses und im Aufschweißen der Edelmetallstücke auf die Masseelektrode und auf die Mittelelektrode haben und führen zu Maßabweichungen des Zündspalts, zu Abweichungen der den Zündspalt begrenzenden Flächen von der Parallelität und zu Abweichungen der Ausrichtung der Mittelelektrode und des Edelmetall-Gegenstücks an der Masseelektrode koaxial zur Kerzenmittellinie. Um diese Fehlerquellen möglichst klein zu halten, ist es aus der
DE 10 2007 042 790 A1 bekannt, den Zündspalt zunächst schmaler als seine Sollbreite auszubilden und dann mit einem Sägeblatt, welches glatte, ebene Elektrodenflächen erzeugt, auf seine Sollbreite zu bringen. Diese Vorgehensweise eignet sich aber nicht für Edelmetalle, die sich wie das Iridium durch eine besonders große Härte und Sprödigkeit auszeichnen.
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Aus der
US 2002/0 055 318 A1 ist es bekannt, einen maßhaltigen Zündspalt, der durch Edelmetallflächen begrenzt ist, herzustellen, indem die Masseelektrode und die Mittelelektrode zunächst durch ein Edelmetallstück verbunden werden, indem das Edelmetallstück sowohl mit der Mittelelektrode als auch mit der Masseelektrode verschweißt wird. Danach wird das Edelmetallstück zur Bildung des Zündspalts durch einen Entladungsvorgang, durch Laserschneiden oder durch Drahtschneiden aufgetrennt. Das bedingt jedoch einen beträchtlichen Verlust des kostspieligen Edelmetalls.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, wie derartige Zündkerzen ohne Einschränkungen hinsichtlich der verwendeten Edelmetalle und Edelmetalllegierungen und mit minimalen Edelmetallverlusten ohne Einbuße an Maßgenauigkeit mit weniger Aufwand hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen, insbesondere für mit Gas betriebene Brennkraftmaschinen, mit
- – einem metallischen Gehäuse, welches ein offenes vorderes Ende und ein offenes hinteres Ende hat,
- – einem im Gehäuse gehaltenen keramischen Isolator, welcher ein vorderes Ende und ein aus dem hinteren Ende des Gehäuses herausragendes hinteres Ende hat,
- – einer in den Isolator eingebetteten Mittelelektrode, die ein vorderes Ende hat, welches aus dem vorderen Ende des Isolators herausragt,
- – und mit einer Masseelektrode, welche am vorderen Ende des Gehäuses befestigt ist,
- – wobei am vorderen Ende der Mittelelektrode ein Endstück aus einem Edelmetall oder aus einer Edelmetalllegierung befestigt ist und an der Masseelektrode ein dem Endstück gegenüberliegendes Gegenstück aus einem Edelmetall oder aus einer Edelmetalllegierung befestigt ist, zwischen denen ein Zündspalt gebildet ist, der auf eine Sollbreite eingestellt ist,
enthält folgende Fertigungsschritte:
Der Zündspalt wird zunächst in einer Breite gebildet, die mindestens stellenweise kleiner ist als die Sollbreite; danach wird der Zündspalt durch Abtragen von Material von wenigstens einer der beiden den Zündspalt begrenzenden Oberflächen des Endstücks und des Gegenstücks auf seine Sollbreite gebracht, wobei das Abtragen durch eines der folgenden Verfahren erfolgt: - – Funkenerodieren,
- – Drahterodieren,
- – Laserstrahlschneiden,
- – Wasserstrahlschneiden oder
- – Senkerodieren.
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Es ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, dass der letzte dieser beiden Schritte zur Erzeugung des Zündspalts der letzte Schritt bei der Herstellung der Zündkerze sein kann und zugleich der einzige Fertigungsschritt ist, der für die Genauigkeit der Breite des Zündspalts von Bedeutung ist. Alle anderen Fertigungsschritte, die im Stand der Technik Lage, Gestalt und Breite des Zündspalts beeinflussen, sind erfindungsgemäß bereits abgeschlossen, wenn die Breite des Zündspalts durch die Material abtragende Bearbeitung der den Zündspalt begrenzenden Oberflächen – mit anderen Worten: durch Trimmen des Zündspalts – erzeugt wird, so dass die vorhergehenden Fertigungsschritte die Genauigkeit des Zündspalts nicht mehr nachteilig beeinflussen können. Das hat die weitere vorteilhafte Folge, dass Fertigungsschritte, die vor dem Trimmen des Zündspalts durchgeführt werden, nicht mit der hohen Genauigkeit durchgeführt werden müssen wie im Stand der Technik, um einen genauen Zündspalt zu erreichen, weil dessen Genauigkeit nur noch durch den letzten Fertigungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich durch Trimmen des Zündspalts, bestimmt wird.
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Das Trimmen des Zündspalts kann ohne besonderen Aufwand mit hoher Präzision durchgeführt werden. Infolge dessen ergibt sich durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine verbesserte Genauigkeit bei gleichzeitig reduziertem Aufwand für die Fertigung.
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Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Zündkerze kann zunächst wie im Stand der Technik verfahren werden: Das Gehäuse der Zündkerze, der Isolator und die Mittelelektrode können gesondert vorgefertigt werden. Die Masseelektrode kann wie üblich mit dem Gehäuse verschweißt werden. Ein Endstück aus einem Edelmetall oder aus einer Edelmetalllegierung, z. B. eine Edelmetallscheibe, kann wie üblich auf das vordere Ende der Mittelelektrode geschweißt werden. Als Gegenstück dazu kann ein Gegenstück aus einem Edelmetall oder aus einer Edelmetalllegierung, z. B. eine weitere Edelmetallscheibe, auf die Masseelektrode geschweißt werden. Die Mittelelektrode wird in den Isolator eingefügt. Der mit der Mittelelektrode versehene Isolator kann anschließend vom hinteren Ende her in das Gehäuse der Zündkerze eingeführt, z. B. bis zu einem Anschlag vorgeschoben und durch Bördeln des hinteren Endes des Gehäuses festgelegt werden.
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Vorzugsweise wird der Zündspalt zunächst in einer Breite gebildet, die an keiner Stelle des Zündspalts größer ist als die Sollbreite. Damit kann man sicherstellen, dass der Zündspalt durch das Trimmen wirklich an jeder Stelle seine Sollbreite erhält. Ist der Zündspalt schon zu Beginn des Trimmvorgangs nicht breiter als die Sollbreite, dann wird er auch durch den Trimmvorgang nicht breiter als die Sollbreite. An den Stellen jedoch, an denen der Zündspalt vor dem Trimmvorgang enger ist als die Sollbreite, wird er durch den Trimmvorgang auf die Sollbreite erweitert.
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Das Abtragen von Material von wenigstens einer der beiden den Zündspalt begrenzenden Oberflächen des Endstücks an der Mittelelektrode und des Gegenstücks an der Masseelektrode kann erfindungsgemäß durch Funkenerodieren erfolgen. Durch Funkenerodieren kann das Trimmen mit hoher Genauigkeit erfolgen. Außerdem eignet sich das Funkenerodieren besonders zum Bearbeiten von Edelmetalllegierungen, z. B. von Platin-Iridium-Legierungen, welche für Zündkerzen häufig verwendet werden und den Nachteil haben, sich wegen ihrer sehr hohen Festigkeit mechanisch nur schwer bearbeiten zu lassen.
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Bei Zündkerzen, deren Zündspalt zwischen der Endfläche des Endstücks der Mittelelektrode und der ihr zugewandten Endfläche des Gegenstücks liegt, welches an einer als Dachelektrode ausgebildeten Masseelektrode angebracht ist, kann die Sollbreite des Zündspalts erfindungsgemäß durch Drahterodieren erzeugt werden. Für das Erodieren wird ein als Elektrode dienender gespannter Draht in einem für das Erzeugen des erodierenden Funkenüberschlags erforderlichen Abstand an der zu bearbeitenden Oberfläche des Endstücks bzw. des Gegenstücks entlanggeführt, bis die gewünschte Breite des Zündspalts erreicht ist.
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Anstelle durch Drahterodieren kann der Zündspalt bei einer solchen Zündkerze, welche eine als Dachelektrode ausgebildete Masseelektrode hat, erfindungsgemäß auch durch Laserstrahlschneiden oder Wasserstrahlschneiden getrimmt werden. Diese Verfahren ermöglichen ebenso wie das Drahterodieren nicht nur durch ebene Oberflächen begrenzte Zündspalte, sondern auch durch profilierte Oberflächen begrenzte Zündspalte mit vorgebbarer Breite.
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Bei Zündkerzen, deren Zündspalt eine Mantelfläche des Endstücks der Mittelelektrode umgibt und die Masseelektrode eine die Mantelfläche der Mittelelektrode umgebende Ringelektrode ist, kann die Sollbreite des Zündspalts erfindungsgemäß durch Senkerodieren erzeugt werden. Das Senkerodieren kann mit einer ringförmigen Elektrode durchgeführt werden, welche beim Erodieren in Längsrichtung der Mittelelektrode über deren Endstück hinweg bewegt wird. Zu diesem Zweck hat die für das Senkerodieren benötigte ringförmige Elektrode am besten einen Mantel mit einer äußeren Mantelfläche und mit einer inneren Mantelfläche, deren radiale Abmessungen dem Mantel eine Dicke geben, welche zuzüglich des Funkenspalts, in welchem die erodierenden Funken auf die zu erodierende Oberfläche des Endstücks der Mittelelektrode oder des Gegenstücks an der Masseelektrode überschlagen, gerade die Sollbreite des Zündspalts ergibt. Auf diese Weise erhält man einen Zündspalt, der genau auf die Längsachse der Mittelelektrode zentriert ist und die Sollbreite aufweist.
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Entsprechend kann man bei einer Zündkerze verfahren, bei welcher der Mantelfläche der Mittelelektrode das Ende einer oder mehrerer Masseelektroden gegenüberliegt, z. B. bei einer Zündkerze, welche zwei einander diagonal gegenüberliegende Masseelektroden aufweist, oder bei einer Zündkerze, welche drei Masseelektroden aufweist, welche gegenseitig einen Winkel von 120° einschließen und mit ihren Gegenstücken gegen die Mantelfläche (Umfangsfläche) des Endstücks der Mittelelektrode gerichtet sind. Auch in diesem Fall kann man die Zündspalte mit einer ringförmigen Elektrode gleichzeitig durch Senkerodieren trimmen.
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Die den Zündspalt begrenzenden, einander gegenüberliegenden Oberflächen können durch Abtragen von Material in der Weise gestaltet werden, dass sich unter Beibehaltung der vorgegebenen Breite des Zündspalts Erhöhungen ergeben, denen Vertiefungen gegenüberliegen, und/oder Vertiefungen ergeben, denen Erhöhungen gegenüberliegen. Insbesondere können die einander gegenüberliegenden Oberflächen des an der Mittelelektrode angebrachten Endstücks und des an der Masseelektrode angebrachten Gegenstücks wellenförmig oder zickzackförmig gestaltet werden. Auf diese Weise lässt sich unter Beibehaltung der vorgegebenen Breite des Zündspalts der im Betrieb der Zündkerze auftretende Abbrand auf eine größere Fläche verteilen und dadurch die Lebensdauer der Zündkerze verlängern.
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Zweckmäßigerweise ist die Mittelelektrode in an sich bekannter Weise an ihrem vorderen Ende kreiszylindrisch ausgebildet. Auch das Endstück, welches mit dem vorderen Ende der Mittelelektrode verschweißt wird, ist zweckmäßigerweise kreiszylindrisch ausgebildet und kann den gleichen Durchmesser wie das vordere Ende der Mittelelektrode haben, kann aber auch einen anderen, insbesondere kleineren, Durchmesser haben. Auch das an der Masseelektrode angebrachte Gegenstück ist vorzugsweise kreiszylindrisch ausgebildet. Eine kreiszylindrische Ausbildung der Mittelelektrode, des daran befestigten Endstücks und des Gegenstücks ist aber für den mit der Erfindung angestrebten Erfolg keine Voraussetzung.
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Beispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Seitenansicht einer bekannten Zündkerze; auch eine erfindungsgemäß hergestellte Zündkerze kann in der Seitenansicht so aussehen;
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2 zeigt vergrößert die Einzelheit A der Zündkerze aus 1,
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3 zeigt schematisch in einer Seitenansicht den Zündspalt einer Zündkerze der in 1 dargestellten Art vor einem erfindungsgemäßen Trimmvorgang,
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4 zeigt den Zündspalt gemäß 3 nach einem erfindungsgemäßen Trimmvorgang,
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5 zeigt in größerem Maßstab in einer Seitenansicht die Anordnung der Mittelelektrode in einer Zündkerze der in 1 dargestellten Art mit einem vorläufigen Zündspalt, dessen Breite viel kleiner ist als seine Sollbreite,
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6 zeigt in einer Seitenansicht die Anordnung aus 5 nach einem erfindungsgemäßen Trimmvorgang,
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7 zeigt eine Draufsicht auf die Endfläche einer Mittelelektrode einer Zündkerze und auf eine die Mittelelektrode umgebende ringförmige Masseelektrode unter Bildung eines ringförmigen Zündspalts, dessen Breite kleiner als die Sollbreite ist und welcher infolge einer fehlerhaften exzentrischen Lage der Mittelelektrode relativ zur Masseelektrode keine gleichbleibende Breite hat,
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8 zeigt schematisch, wie durch Senkerodieren mittels einer topfförmigen Elektrode der Zündspalt gemäß 7 auf seine Sollbreite getrimmt werden kann,
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9 zeigt eine Draufsicht auf das vordere Ende einer Zündkerze mit einem vorläufigen Zündspalt zwischen einer ringförmigen Masseelektrode und einer kreiszylindrischen Mittelelektrode, wobei die Breite des Zündspalts zunächst viel kleiner ist als die Sollbreite,
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10 zeigt in einem gegenüber 9 vergrößerten Maßstab eine Draufsicht auf das freie Ende einer in Umfangsrichtung gefalteten Ringelektrode für das Erzeugen eines entsprechend gefalteten ringförmigen Zündspalts in der Zündkerze gemäß 9 durch Senkerodieren, und
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11 zeigt die Zündkerze aus 9 mit dem gefalteten ringförmigen Zündspalt, hergestellt durch Senkerodieren mit einer ringförmigen Elektrode mit dem in 10 dargestellten Profil.
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Gleiche bzw. einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.
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Die in 1 dargestellte Zündkerze hat ein metallisches Gehäuse 1 mit einem vorderen Ende 2 und einem hinteren Ende 3. In dem Gehäuse 1 steckt ein Isolator 4, der ein vorderes Ende 5 und ein hinteres Ende 6 hat, welches aus dem hinteren Ende 3 des Gehäuses 1 herausragt. Im Isolator 4 steckt eine Mittelelektrode 7, die ein vorderes Ende 8 und ein im Isolator 4 verborgenes hinteres Ende hat. Ein hinteres Ende 9 der Zündkerze ist als elektrischer Anschluss ausgebildet. Die Mittelelektrode 7 besteht auf dem größten Teil ihrer Länge aus einem unedlen Metall, z. B. aus einer Nickellegierung. An das vordere Ende 8 der Mittelelektrode 7, welches aus dem vorderen Ende 5 des Isolators 4 herausragt, ist ein Endstück 13 geschweißt, das aus einem Edelmetall oder aus einer Edelmetalllegierung besteht. Das Endstück 13 kann den gleichen Durchmesser haben wie der angrenzende unedle Abschnitt der Mittelelektrode 7. Vorzugsweise ist das Endstück 13 ein kreiszylindrischer Körper.
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Auf das vordere Ende 2 des Gehäuses 1 ist eine Masseelektrode 10 aufgeschweißt, welche als Dachelektrode ausgebildet ist und zweckmäßigerweise aus dem gleichen Werkstoff besteht wie das Gehäuse 1. Der Begriff „Dachelektrode” soll zum Ausdruck bringen, dass die Masseelektrode 10 hakenförmig ausgebildet ist und mit ihrem freien Endabschnitt 10a der Endfläche des Endstücks 13 gegenüberliegt. Die in 1 dargestellte Zündkerze kann z. B. folgendermaßen hergestellt werden:
Das Gehäuse 1, der keramische Isolator 4 und die Mittelelektrode 7 werden einzeln vorgefertigt. Auf das vordere Ende 8 der Mittelelektrode 7 wird das Endstück 13 geschweißt, welches aus einem Edelmetall oder aus einer Edelmetalllegierung besteht, z. B. aus Platin oder Iridium oder aus einer Platinlegierung oder aus einer Iridiumlegierung, insbesondere aus einer Platinbasislegierung oder aus einer Iridiumbasislegierung. Auch die Masseelektrode 10 wird vorgefertigt. Das Gegenstück 14, welches aus dem gleichen Material wie das Endstück 13 bestehen kann, wird seitlich an den freien Endabschnitt 10a der Masseelektrode 10 geschweißt.
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Zur Montage der Zündkerze wird die Mittelelektrode 7 von hinten her bis zu einem Anschlag in den Isolator 4 geschoben und darin fixiert. Das ist in 1 nicht dargestellt, bei Zündkerzen jedoch allgemein bekannt.
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Der Isolator 4 wird zusammen mit der in ihn eingefügten Mittelelektrode 7 von hinten her in das Gehäuse 1 geschoben, bis er mit einer vorderen äußeren Schulter an einer inneren Schulter des Gehäuses 1 anschlägt. Diese beiden Schultern sind zweckmäßigerweise konisch ausgebildet und tragen auf diese Weise zu einer Zentrierung des Isolators 4 im Gehäuse 1 bei. Um den Isolator 4 im Gehäuse 1 zu fixieren, kann das hintere Ende 3 des Gehäuses 1 einwärts gegen eine hintere äußere Schulter des Isolators 4 gebördelt werden.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass auf dem vorderen Abschnitt des Gehäuses 1 ein Außengewinde 15 vorgesehen sein kann, mit welchem die Zündkerze in eine dazu passende Gewindebohrung im Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors geschraubt werden kann. Anschließend an das Außengewinde 15 kann ein Dichtring 19 vorgesehen sein.
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Nachdem der Isolator 4 im Gehäuse 1 fixiert ist, wird die Masseelektrode 10 durch Schweißen so am vorderen Ende 2 des Gehäuses 1 befestigt, dass das Gegenstück 14 dem Endstück 13 der Mittelelektrode 7 gegenüberliegt.
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Der Zündspalt 18 ist in 2 dargestellt und soll z. B. eine Sollbreite von 0,8 mm haben.
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Ungenauigkeiten des Zündspalts 18 können durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden. Aus diesem Grund wird es bevorzugt, den Zündspalt 18 vorläufig so herzustellen, dass er an jeder Stelle enger ist als seine Sollbreite. In 4 ist darüber hinaus eine ungewollte Fehlausrichtung des Endstücks 13 und des Gegenstücks 14 relativ zueinander dargestellt, so dass der vorläufige Zündspalt 18 eine Keilform aufweist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Zündspalt auf seine Sollbreite getrimmt und zugleich die in 3 dargestellte Keilform des Zündspalts 18 beseitigt werden. Das kann durch Drahterodieren geschehen. 3 zeigt einen für das Drahterodieren vorgesehenen Draht 16 im Querschnitt in seiner Lage vor Beginn des Erodierprozesses. Der Draht 16 kann quer zu sich selbst in Richtung des Pfeiles 17 in Kontakt mit einer der beiden den Zündspalt 18 begrenzenden Oberflächen durch den Zündspalt 18 bewegt werden, wobei er ihn durch Funkenerosion erweitert. 4 zeigt den Draht 16 nach Abschluss des Erodierprozesses, welches zu einem durch ebene Oberflächen begrenzten Zündspalt 18 geführt hat, der die Sollbreite hat.
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Bekanntlich wird die Funkenerosion dadurch bewirkt, dass der Draht 16 elektrisch als Kathode geschaltet ist, wohingegen die zu bearbeitende Oberfläche als Anode geschaltet ist. Bei Annäherung des Drahts 16 an die zu bearbeitende Oberfläche springen Funken zwischen dem Draht 16 und der zu bearbeitenden Oberfläche über und führen zu einer Erosion auf der zu bearbeitenden Oberfläche. Der Funkenspalt zwischen dem Draht 16 und der zu bearbeitenden Oberfläche ist typisch einige hundertstel Millimeter breit, abhängig von der Höhe der angelegten elektrischen Spannung und von der Stromstärke. Die Breite des durch das Drahterodieren erweiterten Zündspalts ergibt sich somit aus dem Durchmesser des Drahts 16 zuzüglich der Breite des Funkenspalts, die vorab experimentell ermittelt werden kann.
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Beim Erodieren kann der Draht entweder an der Oberfläche des Endstücks 13 oder an der Oberfläche des Gegenstücks 14 entlanggleiten. Die Erosion findet dann an jener Oberfläche statt, gegenüber welcher der Draht 16 unter Bildung des Funkenspalts einen entsprechenden Abstand einhält.
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Der entstehende Zündspalt 18 ist durch zwei zueinander parallele Flächen begrenzt, siehe 4. Diese können rechtwinklig zur Längsachse 11 der Mittelelektrode 7 verlaufen, jedoch muss das nicht so sein. Es kann sogar vorteilhaft sein, wenn der Zündspalt 18 schräg zur Längsachse 11 der Mittelelektrode 7 verläuft, denn dann sind die den Zündspalt 18 begrenzenden Oberflächen größer als wenn sie senkrecht zur Längsachse 11 verlaufen würden, so dass sich der beim Betrieb der Zündkerze auftretende Abbrand auf eine größere Fläche verteilen kann als wenn die den Zündspalt 18 begrenzenden Oberflächen genau rechtwinklig zur Längsachse 11 der Mittelelektrode 7 verlaufen würden. Das verlängert die Lebensdauer der Zündkerze.
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Die den Zündspalt 18 begrenzenden Oberflächen müssen nicht eben sein. Die 5 und 6 zeigen, wie bei einer Zündkerze mit einem zunächst mit nur sehr geringer Breite gebildeten Zündspalt 18 (siehe 5) zwischen dem Endstück 13 an der Mittelelektrode 7 und dem Gegenstück 14 der Masseelektrode 10 durch Drahterodieren ein wellenförmiger oder zickzackförmiger Zündspalt 18 (siehe 6) gebildet werden kann. Durch die Wellenform bzw. Zickzackform werden bei gleichbleibender Breite des Zündspalts 18 die beiden den Zündspalt 18 begrenzenden Oberflächen stark vergrößert, so dass sich der beim Betrieb der Zündkerze auftretende Abbrand auf die vergrößerten Flächen verteilen kann, wodurch die Lebensdauer der Zündkerze wesentlich erhöht wird, was ein besonderer Vorteil der Erfindung ist.
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Die 7 und 8 zeigen, wie bei einer Zündkerze, in welcher die Masseelektrode 10 die Mittelelektrode 7 ringförmig umschließt, der ringförmige Zündspalt 18, welcher durch eine unbeabsichtigte Exzentrizität keine gleichbleibende Breite hat – siehe 7 –, sondern eine Breite, die zwischen einer größten Breite EAmax und einer kleinsten Breite EAmin variiert, durch Senkerodieren so getrimmt werden kann, dass der Zündspalt 18 überall seine Sollbreite aufweist und keine Exzentrizität mehr zeigt. Um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können, wird die Breite des vorläufigen Zündspalts 18 so gewählt, dass die größte Breite EAmax ≤ der Sollbreite ist, vorzugsweise kleiner als die Sollbreite. Zum Durchführen des Verfahrens kann eine topfförmige Elektrode 12 für das Senkerodieren verwendet werden, welche einen kreiszylindrischen Mantel 19 hat, dessen Außendurchmesser den nach dem Senkerodieren vorliegenden Innendurchmesser der ringförmigen Masseelektrode 10 bestimmt, wohingegen der Innendurchmesser des Mantels 19 der Elektrode 12 den nach dem Senkerodieren vorliegenden Außendurchmesser des Endstücks 13 der Mittelelektrode 7 bestimmt. Als Wandstärke des Mantels 19 der Elektrode 12 wird die Sollbreite des Funkenspalts 18 minus der Breite des für die Funkenerosion benötigten Funkenspalts gewählt, die für den gegebenen Anwendungsfall vorab experimentell ermittelt werden kann. Zum Senkerodieren kann die Elektrode 12 koaxial zur Längsachse 11 der Masseelektrode 10 auf dieser gleitend in Richtung des Pfeils 17 bewegt werden, wobei der für die Funkenerosion benötigte Funkenspalt zwischen der Elektrode 12 und dem Endstück 13 der Mittelelektrode besteht. Alternativ kann der Innendurchmesser des Mantels 19 der Elektrode 12 dem Außendurchmesser des Endstücks 13 angepasst sein und der Funkenspalt zwischen der äußeren Oberfläche des Mantels 19 der Elektrode 12 und der dem Endstück 13 zugewandten Oberfläche des Gegenstücks 14 der Masseelektrode 10 gebildet werden.
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9 zeigt eine Draufsicht auf das vordere Ende einer Zündkerze mit einem vorläufigen Zündspalt 18 zwischen einer kreisringförmigen Masseelektrode 10, und einer kreiszylindrischen Mittelelektrode 7, wobei die Breite des Zündspalts 18 zunächst viel kleiner ist als seine Sollbreite. Die kreisringförmige Masseelektrode 10 hat drei Füße 21, die mit dem vorderen Ende 2 des Gehäuses 1 verschweißt sind.
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Mit einer Ringelektrode 12, deren Umriss stark vergrößert in 10 dargestellt ist, kann der Zündspalt 18 durch Senkerodieren auf seine Sollbreite vergrößert werden. Im Beispiel gemäß 10 hat die Ringelektrode 12 eine zickzackförmig gefaltete Gestalt. Sie wird koaxial zur Längsachse 11 der Mittelelektrode 7 in den sich durch Funkenerodieren erweiternden Zündspalt 18 bewegt, so dass sie sowohl von der äußeren Mantelfläche der Mittelelektrode 7 als auch von der inneren Mantelfläche der Masseelektrode 10 durch Funkenerodieren Material abträgt und einen Zündspalt 18 erzeugt, der entsprechend der Gestalt der Elektrode 12 zickzackförmig gefaltet ist, wobei die Breite des Zündspalts 18 überall die gleiche ist. Verglichen mit einem herkömmlichen kreiszylindrischen Zündspalt zeichnet sich der zickzackförmig gefaltete Zündspalt 18 dadurch aus, dass die ihn begrenzenden Oberflächen größer sind als bei einem vergleichbaren kreiszylindrischen Zündspalt. Der beim Betrieb der Zündkerze auftretende Abbrand an den Oberflächen, die den Zündspalt 18 begrenzen, verteilt sich deshalb auf eine größere Fläche, was eine verlängerte Lebensdauer zur Folge hat.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- vorderes Ende von 1
- 3
- hinteres Ende von 1
- 4
- Isolator
- 5
- vorderes Ende von 4
- 6
- hinteres Ende von 4
- 7
- Mittelelektrode
- 8
- vorderes Ende der Mittelelektrode
- 9
- hinteres Ende der Zündkerze
- 10
- Masseelektrode
- 10a
- Endabschnitt von 10
- 11
- Längsachse (Symmetrieachse) von 7
- 12
- Elektrode für das Senkerodieren
- 13
- Endstück
- 14
- Gegenstück
- 15
- Außengewinde
- 16
- Draht, Elektrode für das Drahterodieren
- 17
- Pfeil
- 18
- Zündspalt
- 19
- Mantel von 12
- 20
- Dichtring
- 21
- Füße von 10
