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Zündverteiler und Verfahren zu dessen Herstellung Die vorliegende
Erfindung betrifft einen Zündverteiler nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und
ein Verfahren zu dessen erstellung.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Verteilerläufer
bzw. dessen Verteilerfingerj der dahingehendbehandelt ist, daß die vom Zündverteiler
erzeugten elektromagnetischen Störwellen, also das Rauschen unterdrückt wird. Im
folgenden wird statt elektromagnetischer Störwellen einfach vom Rauschen gesprochen.
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Bekannterweise erzeugt ein n einem Fahrzeug, beispielsweise einem
Kraftfahrzeug oder dergl. vorgesehener Zündverteiler durch die bei hohen Geschwindigkeiten
periodisch erzeugten Funkenentladungen ein Rauschen, das sich dem drahtlosen Rundfunk-
und Fernsehempfang, verschiedenen Arten der drahtlosen Kommunikation, etc. überlagert.
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Dieses Rauschen wird deswegen ein immer ernsteres Problem, weil die
neuere Tendenz dahin geht in einer Zündvorrichtung mit Hilfe eines großen Stromes
innerhalb kurzer Zeit einer starken Funkenentladung zu erzeugen, um die Abgase zu
reinigen.
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Es wurden deshalb bisher verschiedene Vorschläge für Mittel zur Rauschunterdrückung
gemacht, jedoch sind nur wenige von ihnen wegen ihrer hohen Kosten in der Massenproduktion
von Fahrzeugen oder wegen ihres schlechten Betriebsverhaltens in die Praxis umgesetzt
worden. Bei einem typischen der wenigen oben eriähnten Mittel zur Rauschunterdrückung,
das in der Praxis verwendet wurde, ist die Oberfläche mindestens einer der Funkenelektroden,
die am Verteilerläufer bzw. an einem seitlichen Kontakt vorgesehen sind und die
einander gegenüberliegen und eine Funkenstrecke des Zündverteilers bilden, zusätzlich
mit einem Überzug aus sehr widerstandsfähigem Material gebildet. Beispielweise besteht
der Verteilerläufer aus einer Siliziumplatte, deren Oberfläche mit einem Überzug
aus sehr widerstandfähigem Material oder aus einem Siliziumoxyd gebildet ist, das
die Siliziumplatte selbst überzieht. Oder aber es sind der Verteilerläufer und der
seitliche Kontakt jeweils aus Messing oder einer widerstandsfähigen Invarlegierung
oder dergl. und es ist die Oberfläche jeder der betreffenden Funkenelektroden des
Verteilerläufers und des seitlichen Kontakts mit Hilfe eines Sprühverfahrens mit
einem widerstandsfähigen Material versehen, wie beispielsweise Kupferoxyd, Aluminiumoxyd,
einer widerstandsfähigen Invarlegierung oder dergl.
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Von den oben erwähnten Beispielen ist Silizium im Hinblick auf die
Eigenschaft der Rauschunterdrückung das Überlegenste. Silizium hat jedoch die Nachteile,
daß es sehr teuer für die Massenherstellung von Fahrzeugen ist und daß es eine Nachbehandlung
erfordert, um einen Überzug eines Siliziumoxyds als sehr widerstandsfähiges Material
zu bilden. Während ein Verteilerläufer, auf welchem Kupferoxyd, etc. mittels Sprühen
abgelagert ist, wirtschaftlich praktikabel ist, bestehen andere Nachteile darin,
daß ein
solcher besprühter Verteilerläufer einem solchen mit einer
Siliziumplatte im Hinblick auf den Effekt der Rauschunterdrückung unterlegen ist,
daß die Oberfläche eines solchen besprühten Verteilerläufers eine Sand- oder Kugelstrahl-Behandlung
erfordert und desweiteren die Ablagerung durch Aufsprühen eines Nickeleloxals (aluminide)
oder dergl. als Grundlage erfordert, damit die Klebrigkeit bzw. Haftfähigkeit vor
der Sprühbehandlung mit Kupferoxyd oder dergl. erhöht wird, und daß bei der zu schaffenden
Funken- bzw. Entladestrecke die Dicke des aufgesprühten Materiales in Betracht gezogen
wird, welches einige Millimeter ausmacht.
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Es ist deshalb zur Lösung der vorstehend genannten Probleme eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen Verteilerläufer bzw.
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einen Verteilerfinger für einen Zündverteiler zu schaffen, der für
die Massenherstellung geeigneter ist, billiger als die herkömmlichen ist und diesen
im Hinblick auf die Rauschunterdrückung überlegen ist, wobei die gute Eigenschaft
von Silizium bei der Rauschunterdrückung und die Billigkeit von Messing oder dergl.
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zu berücksichtigen ist. Ferner soll ein einfaches und billiges Verfahren
zu dessen Herstellung geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Kennzeichen
des Anspruches 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Kennzeichen des Anspruches
4 angegebenen Merkmale gelöst.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung
zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher beschreiben und erläutert wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht,
teilweise geschnitten, eines herkömmlichen Zündverteilers, Fig. - 2 eine vergrößerte
Draufsicht auf den Teil gemäß Kreis A der Fig. 1 bei Anwendung der vorliegenden
Erfindung, Fig. 3 einen Längsschnitt durch Fig. 2, Fig. 4 eine . perspektivische:Ansicht
der Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt, in schematischer Darstellung, einer Silizium-Ion-Plattier-
bzw. Galvanisiervorrichtung, Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der in der Vorrichtung
nach Fig. 5 angeordneten Verteilerläufer, Fig. 7 ein Schaubild, in welchem die Eigenschaft
der Rauschunterdrückung eines Verteilerläufers gemäß vorliegender Erfindung mit
derjenigen eines herkömmlichen verglichen wird, und Fig. 8 ein Schaubild, das die
Eigenschaft des erfindungsgemäßen Verteilerläufers bei unterschiedlicher Dicke des
Siliziumauftrags darstellt.
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Gemäß Fig. 1 weist ein Verteiler 1 einen Verteilerläufer 2 bzw.-fingei
oder -bürste, der sich zusammen mit einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine
dreht, und eine Vielzahl seitlicher feststehender Kontakte 3 auf, die dem geometrischen
Ort der Rotation des Verteilerläufers 2 unter Zwischenschalten einer Entlade- oder
Funkenstrecke benachbart angeordnet sind. Die Fig. 2 bis 4 zeigen den Teil des Kreisausschnitts
A der Fig. 1 vergrößert und detailliert, wobei jedoch die vorliegende Erfindung
an diesen Teil verwendet wird. Ein Siliziumüberzug 5 von etwa 5 bis 15 1u Dicke
wird über der Oberfläche des Verteilerläufers 2 oder nur über der Oberfläche eines
Funkenelektrodenteils 4 am
Endteil des Verteilerläufers 2 gebildet.
Ein ausreichendes Betriebsverhalten erhält man dann, wenn der Siliziumüberzug 5
auf der Oberfläche der Funkenelektrode 4 des Verteilerläufers 2 gebildet ist. Auch
wenn der Siliziumüberzug 5 nur auf der Oberfläche der Funkenelektrode 4 gebildet
ist, ist es für ein gutes Betriebsverhalten ausreichend, den Siliziumüberzug 5 hauptsächlich
über der Oberfläche 6, die den seitlichen Kontakten 3 gegenüberliegt, und nur noch
über den Teilen der betreffenden Oberflächen 7 und 7' zu bilden, die senkrecht zur
Oberfläche 6 angeordnet und dieser benachbart sind. Als Material, aus dem der Verteilerläufer
2 besteht, kann ein gemeinhin verwendetes gut elektrisch leitendes Material, wie
beispielsweise Messing, Stahl oder dergl. verwendet werden.
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Die Bildung eines Siliziumüberzugs 5 über der Oberfläche des Verteilerläufers
2 kann mit Hilfe eines noch zu erläuternden Ion-Plattier- bzw. Galvanisierverfahrens
erreicht werden.
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Nach einem leichten waschen mit Trichloräthylen (trichlene) oder dergl.
wird eine große Anzahl von Verteilerläufern 2 mit Hilfe einer Tragstange 9 oder
dergl. dicht nebeneinander in einen Vakuumbehälter 8 gehängt, wie in Fig. 5 dargestellt.
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Gleichzeitig wird ein Siliziumklumpen 10 hoher Reinheit bzw.
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eine bestimmte Menge reinen Siliziums in einem bestimmten Abstand
von den Oberflächen 6 der Funkenelektroden 4 der Verteilerläufer 2 und diesen gegenüberliegend
angeordnet. Nachdem im Behälter 8 mit Hilfe einer Absaugvorrichtung 13 ein Vakuum
erzeugt worden ist, wird Argongas oder dergl. in den Vakuumraum des Behälters 8
über eine Gaszuführvorrichtung 14 eingeleitet, wobei eine inaktive Gasatmosphäre
aus Argongas oder dergl. von
etwa 10 3 Torr geschaffen wird. Eine
Vorspannung von einigen KV wird zwischen dem Behälter 8, der um ein Null-Potential
zu erhalten geerdet wird, und dem Verteilerläufer 2 in solcher Weise angelegt, daß
der Behälter als positive Elektrode und die Verteilerläufer 2 als negative Elektrode
wirken.
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Auf diese Weise wird eine Glimmentladung erzeugt und das inaktive
Argongas oder dergl. zu positiven Ionen ionisiert, welche auf die Oberfläche der
Verteilerläufer 2 fliegen, die auf negativen Potential gehalten werden.
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Die Oberfläche jedes Verteilerläufers 2 wird durch die Ionen etwa
um einige Angström pro Minute abgerieben. Wenn sich irgendein Oxyd auf deren Oberfläche
festgesetzt hat, wird dabei der mit dem Oxyd versehene Teil mit Hilfe der Ionen
des inaktiven Gases vollkommen abgerieben. Eine Korrosion oder ein Oxydüberzug auf
der mit Trichloräthylen oder dergl. vorgereinigten Oberfläche kann innerhalb von
10 Minuten mit Hilfe der Aufstäubreinigung durch Ionen vollständig entfernt werden.
Es wird dann der Druck imBehälter 8 auf etwa 10 5 Torr herabgesetzt, um die Siliziummenge
10 mit Hilfe eines Elektronenstrahls, eines Plasmalichtbogens oder dergl. zu verdampfen.
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Bei der Verwendung des Elektronenstrahl-Verfahrens wird ein Elektronenstrahl
12 mit Hilfe eines Elektronenstrahl-Generators 11 erzeugt und in geeigneter Weise
durch Anwendung eines Magnetfeldes derart abgelenkt, daß der die Siliziummenge 10
bestrahlt und dadurch die Siliziummenge 10 schmelzt und verdampft. Das verdampfte
Silizium
lagert sich fest an der Funkenelektrode 4 jedes Verteilerläufers 2 ab, hauptsächlich
auf der Oberfläche 6, die der Siliziummenge 10 gegenüberliegt. Das Silizium lagert
sich ferner in einem gewissen Ausmaß an den senkrecht zur Oberfläche 6 vorgesehene
Oberflächen 7 und 7' fest ab. Dadurch wird eine Ion-Plattierung bzw. -Galvanisierung
erreicht. Eine Bestrahlung von 5 bis 20 Minuten zum Verdampfen des Siliziums ist
ausreichend, einen Siliziumüberzug 5 von etwa 5 bis 15 Dicke zu bilden. Der Nachbehandlungsschritt
zur Bildung eines Siliziumoxyd-0berzugs, der bei dem Verteilerläufer mit einer Siliziumplatte
oder beim mit Silizium besprühten Verteilerläufer notwendig ist, ist hier nicht
erforderlich, wenn der Siliziumüberzug mit Hilfe des Ion-Plattier- bwz. -Galvanisierverfahrens
gebildet wird.
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Die exerientellen Ergebnisse hinsichtlich der Eigenschaft der Rauschunterdrückung
des mit einem Siliziumüberzug gemäß der Erfindung versehenen Unterbrechers und hinsichtlich
des Einflusses der Dicke des Siliziumüberzugs wird im folgenden beschrieben.
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Die Fig. 7 zeigt die Messergebnisse der Rauschfeldstärke, wobei der
Fall, bei dem der Zündverteiler 1, der einen mit einem Silikonüberzug gemäß der
vorliegenden Erfindung versehenen Verteilerläufer 2 besitzt, an einem Fahrzeug befestigt
ist, mit dem Fall, bei dem ein Verteiler, der einen herkömmlichen, mit Kupferoxyd
besprühten Verteilerläufer besitzt, an einem Fahrzeug befestigt ist und mit dem
Fall verglichen wird,
bei dem ein Verteiler, der einen unbehandelten
Verteiledäufer besitzt, an einem Fahrzeug befestigt ist. In Fig. 7 stellt die Ordinate
die Rauschfeldstärke in dB in der horizontal polarisierten Wellenebene dar und die
Abszisse die Freuquenz in MHZ des gemessenen Rauschens dar.
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Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Rauschfeldstärke bei horizontal
polarisierten Welle dann, wenn ein Verteilerläufer mit einer Silizium-Ion-Plattierung
verwendet wird, bei allen Frequenzen innerhalb des Meßbereichs stets niedriger ist
als bei Verwendung eines unbehanditen Verteilerläufers oder eines Verteilerläufers
mit aufgesprühtem sehr widerstandsfähigem Material. Dies bedeutet, daß erfindungsgemäß
der Effekt der Rauschunterdrückung sehr wesentlich verbessert ist, wobei die Rauschfeldstärke
stark reduziert ist.
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Fig. 8 zeigt die Auswirkung der Rauschfeldstärke bei horizontal polarisierter
Welle, wenn die Dicke der mit Hilfe der Ion-Plattierung gebildeten Siliziumschicht
verändert wird.
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Wie aus dieser Figur ersichtlich, wirkt eine Dicke von etwa 5 bis
15 1u einer ion-plattierten Siliziumschicht ausreichend auf die Rauschunterdrückung
aus. Der Verteilerläufer, der durch das Ion-Plattierverfahren behandelt ist und
einen Siliziumüberzug von 5 bis 15 /u Dicke besitzt, zeigt denselben ausgezeichneten
Effekt hinsichtlich der Eigenschaft der Rauschunterdrückung wie ein Unterbrecher
mit einer Siliziumplatte. Auch wenn die Dicke des Siliziumüberzugs weiter über die
Dicke von 15 /u erhöht wird, kann der Effekt nicht mehr
sehr verbessert
werden. Wenn die Dicke des Siliziumüberzugs etwa 0,5 bis 2,5 1u beträgt, kann sich
der Effekt der Rauschunterdrückung bei langem Gebrauch verschlechtern. Wenn jedoch
eine Dicke von mehr als 5 /u gewählt wird, wird die Eigenschaft der Rauschunterdrückung
sehr stabil erhalten, ohne daß sie sich bezüglich ihres Anfangs zustandes ändert
und wobei sie über eine lange Betriebsdauer im wesentlichen gleich bleibt.
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Wenn der Verteilerläufer gemäß der Erfindung verwendet wird, erhält
man einen sehr bemerkenwerten Effekt bezüglich der Rauschunterdrückung, die dem
eines einen aufgesprühten .Kupferoxyd-0berzug besitzenden Verteilerläufers weit
überlegen ist, was auch im Hinblick auf den mit einer Siliziumplatte versehenen
Verteilerläufer der Fall ist, der unter den herkömmlichen Verteilerläufern, die
in verschiedener Weise zur Bildung eines Überzugs aus sehr widerstandsfähigem Material
behandelt werden, seine größte Überlegenheit hinsichtlich des Effektes der Rauschunterdrückung
zeigt. Des weiteren sind Vorbehandlungen, wie beispielsweise Sand- oder Kugelstrahlen
oder dergl., die beim Aufsprühverfahren eines hochwiderstandsfähigem Materials stets
erforderlich sind, und die Behandlung durch Aufsprühen eines Nickeleloxals oder
dergl. zur Bildung einer Grundlage beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich.
Eine solche Behandlung wird im Verfahren der vorliegenden Erfindung durch eine Zerstäubungsreinigung
mit Hilfe von Gasionen ersetzt, was eine große Vereinfachung der Vorbehandlung mit
sich bringt.
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Schließlich ist auch eine Nachbehandlung zur Bildung eines &i
liziumoxyd-0berzugs, wie sie bei der Herstellung des Verteilerläufers mit einer
SiliziumpTatte erforderlich ist, beim Verfahren vorliegender Erfindung nicht notwendig.
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ves weiteren ist, da ja eine dünne 5 bis 15 /u ion-plattierte Schicht
ein ausreichendes Betriebsverhalten zur Rauschunterd»c.ung zeigt, sogar wenn ein
in Gebrauch befindlicher Ver-.eilerläufer erflndungsgemäß ohne Änderung seiner vorliegenden
Form behandelt wird, die Änderung der Funkenstrecke zwischen dem Vertailerläufer
und den seitlichen Kontakten vernachlässigbar. Deshalb besitzt die vorliegende Erfindung
auch nicht das Problem, das sich beim Sprühverfahren einstellt, daß vorher die Dicke
der Sprühschicht bei der Konstruktion und Herstellung in Betracht gezogen werden
muß.
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Patentansprüche: