DE19940455A1 - Zündeinrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Zündeinrichtung und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Abstract
Es wird eine Zündeinrichtung vorgeschlagen, insbesondere eine Zündkerze für Ottomotoren, die ein elektrisches Anschlußmittel (11) und ein rohrförmiges metallisches Gehäuse (13) mit einem darauf aufgeprägten Einschraubgewinde (18) beinhaltet. Mindestens eine der metallischen Komponenten der Zündkerze ist mit einem Lacküberzug versehen, der dem Korrosionsschutz der Zündkerze dient.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Her
stellung derselben.
Zündkerzen bestehen im wesentlichen aus einem metallischen
Gehäuse und einem Einsatz, der einen keramischen Isolator,
einen Anschlußbolzen und eine Mittelelektrode umfaßt. Die
für das Gehäuse aus Funktions-, Herstellungs- und Kosten
gründen verwendeten Stahlwerkstoffe korrodieren vor allem
durch die heiße und korrosive Atmosphäre, wie sie in einem
Fahrzeug bei Betrieb auftritt. Zum Schutz gegen Korrosion
wird das Stahlgehäuse üblicherweise mit einer Metallschicht
überzogen.
Als Metallschutzschicht wird beispielsweise Zink oder Nickel
verwendet. Die Korrosionsschutzwirkung des Zinks beruht dar
auf, daß es als unedleres Metall anstelle des Eisens korro
diert und sogenannten Weißrost bildet. Dieser kathodische
Schutz verhindert wirksam die Korrosion des Eisens. Die Bil
dung von Weißrost ist jedoch aus ästhetischen Gründen uner
wünscht.
Das im Vergleich zu Eisen elektrochemisch edlere Metall Nic
kel kann ebenfalls zur Erzeugung einer Korrosionsschutz
schicht verwendet werden. Problematisch ist daran, daß me
chanische Verletzungen der Schutzschicht zur Korrosion des
freigelegten Eisens führen und somit zur Bildung von soge
nanntem Rotrost. In der DE-PS 38 41 215 C2 wird vorgeschla
gen, zur Verhinderung der Rotrostbildung auf die Nickel
schutzschicht eine Chromatschicht aufzubringen, die die in
der Schutzschicht enthaltenen Risse und Poren überdeckt. Die
Chromatbehandlung ist jedoch mit hohen Umweltrisiken verbun
den.
Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung mit den kennzeichnenden.
Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Lack
schicht einen wirksamen, selbst bei höheren Temperaturen
dauerhaften und einfach zu erzielenden Korrosionsschutz be
wirkt. So zeigt beispielsweise eine Zündkerze, die erfin
dungsgemäß mit einem Lacküberzug versehen wurde, auch nach
100 Stunden Salznebelprüfung keinerlei Korrsionserscheinun
gen.
Mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zündein
richtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
So kann die Lackierung der Zündeinrichtung mit anderen Ver
fahren des Korrosionsschutzes wie Vernickeln oder Verzinken
kombiniert werden. Darüber hinaus steht eine Vielzahl von
Lackierungsmethoden zur Verfügung, die es erlauben, den Lac
kierungsvorgang an die Montage der Zündeinrichtung anzupas
sen. Die Lackierung der einzelnen Bauteile erfolgt vorzugs
weise nach der Montage an der fertigen Zündeinrichtung.
Als besonders vorteilhaft kann bezeichnet werden, daß sich
mit Hilfe eines Lacküberzugs über den Korrosionsschutz hin
aus nicht nur die optische Wirkung der Zündeinrichtung ver
bessern läßt, sondern beispielsweise auch die Gleiteigen
schaft eines auf das Gehäuse aufgeprägten Gewindes günstig
beeinflußt wird.
Eine Ausführung der Erfindung ist am Beispiel einer Zündker
ze in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Be
schreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Schnitt
darstellung eines Ausführungsbeispiels dieser Zündkerze und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung derselben.
Die Zündkerze gemäß vorliegender Erfindung umfaßt ein rohr
förmiges metallisches Gehäuse 13, in dem ein keramischer
Isolator 24 angeordnet ist. Der Isolator 24 umhüllt an sei
nem brennraumseitigen Ende 27 eine Mittelelektrode 22 und
isoliert sie elektrisch gegenüber dem Gehäuse 13. Er enthält
ebenfalls einen Kontaktstift 20, der der Übertragung der
Spannung auf die Mittelelektrode 22 dient, und an seinem an
schlußseitigen Ende 28 ein Anschlußmittel 11. Das Anschluß
mittel 11 gewährleistet die elektrische Kontaktierung der
Mittelelektrode 22 an eine externe, nicht dargestellte Span
nungsversorgung. Es umfaßt im wesentlichen einen Anschluß
bolzen 12, der zusätzlich an seinem anschlußseitigen Ende
mit einem Gewinde und einer Anschlußmutter 19 versehen ist.
Zwischen dem Anschlußmittel 11 und dem Kontaktstift 20 be
findet sich ein Abbrandwiderstand 25, der aus einem elek
trisch leitenden Glas besteht und der sowohl eine mechani
sche Verankerung der im Isolator 24 angeordneten Zündkerzen
komponenten bewirkt als auch einen gasdichten Abschluß ge
genüber dem Verbrennungsdruck darstellt. Zwischen dem Isola
tor 24 und dem Gehäuse 13 befindet sich ein innerer Dicht
sitz 17, der das Innere der Zündkerze 10 gegenüber dem Ver
brennungsraum abdichtet.
Am Gehäuse 13 sind bis zu vier Masseelektroden 21 ange
schweißt. Zwischen ihnen und der Mittelelektrode 22 wird der
Zündfunke erzeugt. Die Elektroden 21, 22 bestehen aus einer
Mehrstofflegierung auf Nickelbasis und enthalten beispiels
weise einen Kupferkern. Es ist aber auch möglich, Silber,
Platin oder Platinlegierungen als Elektrodenwerkstoffe her
anzuziehen.
Das Gehäuse 13 weist an seiner Außenseite einen Sechskant 14
auf, der das Einschrauben der Zündkerze in einen Motorblock
ermöglicht. Des weiteren ist ein äußerer Dichtsitz 16 vorge
sehen, der die Umgebungsatmosphäre gegenüber dem Verbren
nungsraum abdichtet. Das auf dem Gehäuse 13 aufgeprägte Ein
schraubgewinde 18 dient der Verankerung der Zündkerze im Mo
torblock.
Benachbart zum Sechskant 14 beinhaltet das Gehäuse 13 einen
Schrumpfeinstich 15. Während des Herstellungsprozesses der
Zündkerze wird das Gehäuse 13 kurzzeitig mit einer hohen
Spannung beaufschlagt. Auf diese Weise erhitzt sich der
Schrumpfeinstich auf Temperaturen von ungefähr 1200°C.
Gleichzeitig wird auf das Gehäuse 13 entlang der Längsachse
der Zündkerze ein hoher mechanischer Druck ausgeübt, unter
dessen Wirkung sich der Schrumpfeinstich 15 verformt. Dieser
Vorgang wird als Heißverpressen bezeichnet und dient der Ab
dichtung der Zündkerze.
Erfindungsgemäß erfolgt der Korrosionsschutz der metalli
schen Komponenten der Zündkerze durch das Aufbringen eines
Lacküberzugs auf die die Außenfläche der Zündkerze bildenden
Komponenten. In Frage kommen vor allem hitzestabile, feuch
tigkeits- und lösungsmittelfeste Lacke, die bevorzugt UV-
härtend sind, um ein rasches Abbinden des Lackes zu ermögli
chen. Die Lacke sind vorzugsweise farblos, sie können aber
auch mit Farbpigmenten versehen sein.
Für die Lackierung 1 der Zündkerze B zur Herstellung der
lackierten Zündkerze C (siehe Fig. 2) kommen mehrere Lac
kierungsverfahren in Frage. Besonders geeignet ist bei
spielsweise ein Sprühverfahren, bei dem die Bereiche der
Zündkerze, die nicht lackiert werden sollen, mit einer Scha
blone abgedeckt und die Zündkerze während des Prozesses um
ihre Längsachse gedreht wird. Neben diesem, als Schablonie
ren bezeichneten Verfahren kann alternativ auch ein kombi
niertes Sprüh-Absaugverfahren, die sogenannte Vakuumattech
nik, angewandt werden. Dabei wird der Lack in einem zielge
richteten Strahl auf die zu lackierende Zündkerze gesprüht,
gleichzeitig durch neben der Sprühdüse angeordnete Absaug
vorrichtungen stark verwirbelt und überschüssiger Lack so
fort abgesaugt. Als weiteres besonders geeignetes Verfahren
kann eine Ink-Jet Technik angewandt werden, bei der ein
zielgerichteter Strahl feiner Tröpfchen so aufgesprüht wird,
daß die Tröpfchen dicht nebeneinander auf der Oberfläche
auftreffen.
Die Lackierung 1 der Zündkerze erfolgt aus fertigungstechni
schen Gründen besonders vorteilhaft nach der vollständigen
Montage a der Zündkerze B aus den Bauteilen A. Dies erübrigt
die Integration von Lackierungseinheiten in Fertigungsstra
ßen und ermöglicht darüber hinaus, optional nur diejenigen
Zündkerzen zu lackieren, die beispielsweise für besonders
lange Standzeiten gedacht sind (Long-Life Typ). Wird die
Zündkerze über ein Heißpressverfahren hergestellt, so wäre
eine Lackierung vor der Montage a schon deshalb nachteil
haft, weil durch die bei der Heißverpressung auftretenden
hohen Temperaturen die Lackschicht im Bereich des Schrumpf
einstichs 15 beschädigt würde. Wird die Zündkerze alternativ
mit einem Kaltpressverfahren abgedichtet, so können die Bau
teile auch vor der Montage a der Zündkerze B einzeln lac
kiert werden. In diesem Fall kann die Lackierung auch mit
tels Tauchbädern erfolgen.
Es ist je nach den Erfordernissen möglich, als Korrosions
schutz eine Kombination aus Metallisierung m und Lackierung
l zu verwenden. Dabei wird, wie in Fig. 2 dargestellt, die
montierte Zündkerze B zunächst metallisiert m und die metal
lisierte Zündkerze B' anschließend lackiert l, wobei man die
metallisierte und lackierte Zündkerze C' erhält. Die direkte
Lackierung l der nicht metallisierten Zündkerze B zu C ist
ebenfalls möglich. Die Kombination von Metallisierung m und
Lackierung l bewirkt vorteilhaft einen besseren Schutz vor
mechanischen Beschädigungen der Korrosionsschutzschicht, da
zwei übereinander angeordnete Schutzschichten aufgetragen
werden; der Verzicht auf die Metallisierung m führt dagegen
zu einer verbesserten Haftung der Lackierung l auf den vor
Korrosion zu schützenden Bauteilen.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können prinzipi
ell alle von Korrosion betroffenen Bauteile der Zündkerze
geschützt werden, die nicht einer Temperatur von wesentlich
mehr als 400°C ausgesetzt sind. Hier steht vor allem das Ge
häuse 13 im Vordergrund, das einschließlich oder ausschließ
lich des Gewindes 18 lackiert wird. Dabei ist zu beachten,
daß der verwendete Lack eine für die am Sechskant 14 angrei
fenden mechanischen Kräfte ausreichende Abriebfestigkeit
aufweist. Je nach Anforderung wird zusätzlich eine Lackie
rung des Anschlußmittels 11 durchgeführt. Dies betrifft im
wesentlichen den Anschlußbolzen 12 und die Anschlußmutter
19.
Als besonders vorteilhaft kann die Lackierung des Gewindes
18 bezeichnet werden, da hier nicht nur der Korrosionsschutz
des Bauteils sichergestellt werden kann, sondern darüber
hinaus auch ein Einfluß auf die Gleiteigenschaften des Bau
teils genommen wird. Dies stellt vor allen Dingen bei Zünd
kerzen mit langer Standdauer einen wichtigen Aspekt dar, da
diese nach einer langen Betriebszeit oft nur unter großen
Schwierigkeiten wieder aus dem Motorblock entfernt werden
können.
Die Erzeugung eines Korrosionsschutzes mittels einer Lackie
rung ist nicht auf Zündkerzen beschränkt. So werden die in
ihrem Aufbau ähnlichen und beispielsweise als Starthilfe bei
Dieselmotoren eingesetzten Glühstiftkerzen mit Hilfe eines
Lacküberzugs ebenso effektiv vor Korrosion geschützt.
Claims (9)
1. Zündeinrichtung, insbesondere Zündkerze für Ottomotoren, mit
einem elektrischen Anschlußmittel und einem rohrförmigen metal
lischen Gehäuse mit einem darauf aufgeprägten Einschraubgewinde,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der metallischen
Komponenten zumindest zum Teil mit einem Lacküberzug versehen
ist.
2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Anschlußmittel (11) und/oder das Gehäuse (13) und/oder das
Einschraubgewinde (18) mit einem Lacküberzug versehen sind.
3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich
net daß das Anschlußmittel (11) und/oder das Gehäuse (13)
und/oder das Einschraubgewinde (18) eine Metallisierungsschicht
aufweisen, auf der der Lacküberzug aufbringbar ist.
4. Zündeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß
die Metallisierungsschicht Zink beinhaltet.
5. Zündeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß
die Metallisierungsschicht Nickel beinhaltet.
6. Zündeinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lacküberzug farblos
ist.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Lacküberzug mittels Auf
sprühen unter Verwendung einer Schablone oder einer Absaugvor
richtung aufgebracht wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze B vor dem Lackie
rungsprozeß l einem Metallisierungsprozeß m unterzogen wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußmittel (11)
und/oder das Gehäuse (13) und/oder das Einschraubgewinde (18)
nach dem Zusammenbau a der Zündkerze B lackiert werden.
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