DE3212770A1 - Verfahren zum spaltfreien einbau von mittelelektroden in isolierkoerper von zuendkerzen fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren zum spaltfreien einbau von mittelelektroden in isolierkoerper von zuendkerzen fuer brennkraftmaschinen

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DE3212770A1 DE19823212770 DE3212770A DE3212770A1 DE 3212770 A1 DE3212770 A1 DE 3212770A1 DE 19823212770 DE19823212770 DE 19823212770 DE 3212770 A DE3212770 A DE 3212770A DE 3212770 A1 DE3212770 A1 DE 3212770A1
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Description

3 2 1 2 7 V U
R. 17745
31.3.1982 Zr/Kc
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
Verfahren zum spaltfreien Einbau von Mittelelektroden in Isolierkörper von Zündkerzen für
Brennkraftmaschinen ■
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze wie sie in
der Gattung des Hauptanspruchs beschrieben und aus der deutschen Patentanmeldung P 30 38 720 bekannt ist. Es
hat sich beim spaltfreien Einbau einer Mittelelektrode in der Längsbohrung des Isolierkörpers einer solchen
Zündkerze gezeigt, daß ein gasdichtes Einsintern eines Keramikstiftes, dessen Oberfläche eine elektrisch leitfähige Schicht trägt oder an einer solchen Schicht anliegt, eine relativ enge Passung bedingt; eine derart
enge Passung und die Handhabung von keramischen Teilen mit engen Toleranzen ist bei der Verarbeitung von keramischen Verformungen bekannterweise aber immer problematisch und kann zu einer beträchtlichen Anzahl fehlerhafter Teile führen.
17 7', c
21127*7%
Es ist außerdem bei Zündkerzen bekannt (DE-OS 30 38 6U-9), eine Mittelelektrode in den zündseitigen Endabschnitt der Isolierkörper-Längsbohrung derart spaltfrei einzubauen, daß ein Metall-Keramik-Verbundmaterial als Pellet in die Längsbohrung des rohen Isolierkörpers hineingedrückt und dann gemeinsam mit dem Isolierkörper fertiggesintert bzw. zusammengesintert wird; das Metall-Keramik-Verbundmaterial ist dabei mit einem Bindemittel versetzt, das bekannterweise als Gleitmittel beim Preßvorgang dient und beispielsweise Firnis oder Paraffin sein kann. Zündkerzen mit Mittelelektroden aus Metall-Keramik-Verbundmaterial weisen jedoch einen relativ hohen Zündspannungsbedarf auf.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum spaltfreien Einbau einer Mittelelektrode in Zündkerzen-Isolierkörper von Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei gesicherter Gasdichtheit zwischen Mittelelektrode und Isolierkörper der Zündkerze nur eine vernachlässigbar kleine Menge an fehlerhaften Teilen entsteht und eine Zündkerze mit normalem Zündspannungsbedarf erhalten wird. Bei Verwendung von als Vorformlingen ausgebildeten Vorstufen von Keramik-Stiften, insbesondere wenn sie selbst noch mit einer Suspension eines elektrisch leitenden, abbrandfesten Stoffes überzogen werden müssen, ergibt sich ein weiterer wichtiger Vorteil, nämlich der sehr gute Zusammenhalt der Vorformlinge und demzufolge ihre wesentlich erleichterte Handhabung und Behandlung.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das elektrisch nicht leitende Ausgangsmaterial für den Keramik-Stift der Mittelelektrode als Zusatzstoff einen thermoplastischen Kunststoff oder ein Material mit thixotropen Eigenschaften enthält, weil das mit einem solchen Zusatzstoff versehene keramische Ausgangsmaterial einen hervorragenden Zusammenhalt der Vorstufe des Keramik-Stiftes bewirkt und bei der Verarbeitung nur eine einfache Technologie erfordert. Ein weiterer Vorteil ist dann gegeben, wenn das keramische Ausgangsmaterial für den Keramik-Stift zu einem Vorformling gepreßt ist; ein Vorformling kann nämlich mit einem solch kleinen Außendurchmesser versehen werden, so daß er problemlos in die Längsbohrung des Zündkerzen-Isolierkörpers eingeführt werden kann.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Ss zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine vergrößert dargestellte Zündkerze nach der Erfindung» Figur 2 einen noch weiter vergrößert dargestellten Schnitt durch den zündseitigen Endabschnitt des Zündkerzen-Isolierkörpers mit eingebauter Mittelelektrode und Figur 3 d.en zündseitigen Endabschnitt eines Zündkerzen-Isolierkörpers wie in Figur 2, jedoch mit einer anderen Ausführungsform einer eingebauten Mittelelektrode.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte erfindungsgenäße Zündkerze 10 besitzt ein metallisches Gehäuse 11, das an seiner Außenseite ein Einschraubgewinde 12 und ein Schlüsselsechskant 13 für den Einbau der Zündkerze in einen (nicht dargestellten) Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf aufweist und mit seiner Innenbohrung 1U- einen Großteil eines im wesentlichen rohrförmigen Isolierkörpers 15 umfaßt; die zündseitige Stirnfläche 16 dieses Gehäuses 11 trägt eine hakenförmige Masseelektrode 17, kann aber auch mehrere derartiger Masseelektroden 17 aufweisen. Der Isolierkörper 15 hat an seiner Außenseite Schultern 18 und 19» mit denen er unter Zwischenschaltung von Dichtringen 20a und 20b im Gehäuse 11 durch Bördeln und das bekannte Warmschrumpfen festgelegt ist; der Isolierkörper 15 kann aber auch durch Einkitten im Gehäuse 11 dicht eingebaut sein. In der Längsbohrung 21 des Isolierkörpers 15, der aus einem gesinterten keramischem Material besteht (z. B. aus Aluminiumoxid), stehen ein Anschlußbolzen 22 und eine Mittelektrode 23 mit ihren einander zugekehrten Enden über eine elektrisch leitfähige, an sich bekannte Dichtungsmasse 2U (siehe 2. 3. US-PS 3 909 U59) in Verbindung. Der Anschlußbolzen 22 hat an seinem anschlußseitigen Endabschnitt ein Gewinde 25 zum Anschluß eines (nicht dargestellten) Stromkabels und am entgegengesetzten Endabschnitt eine Verankerung 26 in Form eines Gewindes für die Dichtungsmasse 2 -+.
Die Mittelektrode 23 setzt sich aus einer elektrisch leitfähigen, abbrandfesten Schicht 27 und einem Keramik-Stift 28 zusammen; die elektrisch leitfähige Schicht 27 besteht aus mindestens einem Platinmetall (s. B. Platin; und enthält in bevorzugter Weise einen Anteil
177i 5
an keramischem Material (ζ. Β. 35 Vol.-% Aluminiunioxid) Diese elektrisch leitfähige Schicht 27 ist iai vorliegenden Beispiel auf der Oberfläche des Keramik-Stiftes
28 aufgebracht und hat eine Schichtstärke von 30 ,um; je nach Anwendungszweck kann die Schichtstärke dieser elektrisch leitfähigen Schicht 27 zwischen 5 und 50 ,um liegen. Diese elektrisch leitfähige Schicht 27 steht in elektrischem Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Dichtmasse 2k und dem Anschlußbolzen 22 und bildet auf der zündseitigen Stirnfläche 29 des Keramik-Stiftes 28 den Gegenpol zur Masseelektrode 17 , die getrennt durch die Funkenstrecke 30 - dieser zündseitigen Stirnfläche
29 gegenübersteht. Im vorliegenden Beispiel schließt die zündseitige Stirnfläche 29 bündig mit der zündseitigen Stirnfläche 31 des Isolierkörpers 15 ab, sie kann - je nach Anwendungsfall - aber auch zündungsseits aus der Längsbohrung 21 des Isolierkörpers 15 herausragen bzw. auch mit einem Kopf o.a. versehen sein. Die elektrisch leitfähige Schicht 27 kann bei anderen Ausführungsformen der Mittelelektrode 23 auch - wie in der DE-OS 30 38 720 beschrieben - auf der Oberfläche des Keramik-Stiftes 28 ein Widerstandselement und/oder eine Vorfunkenstrecke bilden und sie braucht auch nicht in jedem Fall die zündseitige Stirnfläche 29 des Keramik-Stiftes 28 bedecken.
Der Keramik-Stift 28 besteht aus einem Material, dessen Wärmeausdehnungsverhalten im wesentlichen dem Wärmeausdehnungsverhalten des Isolierkörpers 15 entspricht undbeispielsweise im wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht. Dieses Aluminiumoxid erfüllt auch eine weitere Bedingung, nämlich daß sein Schwindungsverhalten beim Sintervorgang dem Schwindungsverhalten des Materials
- 44-
vom Isolierkörper 15 entspricht. Das Ausgangsmaterial für den Keramik-Stift 28 enthält außer bekannten Flußmitteln (z. B. 5 Gew.-/5 Calcium- und Siliciumoxid) einen (nicht dargestellten) Zusatzstoff, welcher bewirkt, daß das keramische Ausgangsmaterial des Keramik-Stiftes 28 bei hoher Raum- oder niedrigerer Temperatur einen festen Zusammenhalt annimmt, jedoch bei Einwirkung eines ersten technischen Mittels (nicht dargestellt) dieses keramische Material wieder plastisch verformbar macht. Dieser Zusatzstoff besteht im vorliegenden Beispiel aus einem thermoplastischen Kunststoff, welcher mittels des ersten technischen (nicht dargestellten) Mittels - im vorliegenden Fall eine Heiz- bzw. Ofenanlage - bis in seinen thermoplastischen Fließbereich erwärmt wird. Als thermoplastischer Kunststoff für diesen Zweck hat sich folgende Mischung bewährt: 18 Gew.-% Kunstharz SK (Chem. Werke Hüls AG) kl " Polyvinyl-Acetat
10 " Rüböl-Fettsäure
Ik " Dibutylphtalat
1T " Gasöl.
Dem keramischen Ausgangsmaterial sind von dieser Mischung etwa 13 Gew.-% beizufügen und gut unterzumischen.
Der Einbau der Mittelelektrode 23 in den Isolierkörper 15 wird entsprechend der folgenden Verfahrensschritte vorgenommen:
Der vorgeformte Isolierkörper 15, der im vorliegenden Beispiel aus Aluminiumoxid mit 5 Gew.-5 Flußmitteln besteht und mit der Längsbohrung 21 versehen ist, wird in einer Ofenanlage bei etwa 1000 C vorgesintert; der die Mittelelektrode 23 aufnehmende zündseitige Endabschnitt 32 der Isolierkörper-Längsbohrung 21 hat nach
dem Vorsintern einen Durchmesser von 1,2 ram. In diesen zündseitigen Endabschnitt 32 der Isolierkörper-Längsbohrung 2 1 wird - bevorzugt von dem anschlußseitigen Ende der Längsbohrung 21 aus - die Vorstufe der Mittelelektrode 23 mittels eines bekannten geeigneten Verfahrens eingebracht. Die Vorstufe des Keramik-Stifts 28 der Mittelelektrode 23 besteht dabei aus Aluminiumoxid, dem neben den genannten Flußmitteln als Zusatzstoff der genannte thermoplastische Kunststoff zugegeben und dessen Form durch axiales Pressen vorzugsweise in einem erwärmten Werkzeug (bei ca. 100 C) oder durch thermoplastisches Spritzen oder Extrudieren hergestellt wurde; zur Vorbereitung der elektrisch leitfähigen, abbrandfesten Schicht 27 ist die Vorstufe des Keramik-Stifts 28 in eine Suspension mit Platin und Aluminiumoxid (ca. 20 Vol.-#) getaucht und getrocknet worden. Der Außendurchmesser dieser Vorstufe der Mittelelektrode 23 (einschließlich der genannten Schicht 27) beträgt 1,0 mm und ist damit 0,2 mm kleiner im Durchmesser als der zündseitige Endabschnitt 32 der Isolierkörper-Längsbohrung 21i der Unterschied der Durchmesser von dem zündseitigen Endabschnitt 32 der Isolierkörper-Längsbohrung 21 und der Vorstufe der Mittelelektrode 23 liegt zumeist zwischen 0,1 und 0,3 mm. Die Suspension kann anstelle von Platin auch andere Platinmetalle oder auch andere geeignete bekannte Metalle bzw. elektrisch leitende Metalloxide enthalten und in ihrer Viskosität so eingestellt sein, daß die fertiggesinterte Schicht 27 wahlweise zwischen 5 und 50 ,um liegt. Eine nicht dargestellte Vorrichtung mit einer strichpunktiert dargestellten Aufnahme bzw. Verschlußplatte 33 liegt bündig an der sündseitigen Stirnfläche 31 des Isolierköpers 15 an und verschließt das sündseitige Ende der Isolierkörper-Längsbohrung 21. Als tech-
321277|9
nisches Mittel zum Einfügen der Mittelelektrode 23 kann ein strichpunktiert angedeuteter Stempel 3^· dienen, der an seiner vorderen Stirnfläche 35 ra.it einer (nicht dargestellten) Nadel versehen ist und auf dieser Nadel koaxial die Vorstufe der Mittelelektrode 23 aufgespießt hat und sie in den zündseitigen Endabschnitt 32 der Isolierkörper-Längsbohrung 21 bis hin zur Verschlußplatte 33 führt; im Falle, daß die Mittelelektrode 23 aus dem Isolierkörper 15 herausragen soll, ist die Verschlußplatte 33 mit einer entsprechenden (nicht dargestellten) Vertiefung versehen. Zum Ablösen der Vorstufe der Mittelelektrode 23 von der Nadel des Stempels 3^ dient ein (nicht dargestellter) Abstreifer.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird die derart vorbereitete, aus dem vorgesinterten Isolierkörper 15 und der Vorstufe der Mittelektrode 23 bestehende Montagegruppe einer Heiz- und Ofenanlage als erstes technisches Mittel (nicht dargestellt) zugeführt und auf eine Temperatur erwärmt, die'den als Zusatzstoff dienenden thermoplastischen Kunststoff bis in seinen thermoplastischen Fließbereich bringt; im vorliegenden Beispiel wird die Heizanlage auf ca. 1oO °C erwärmt und bringt damit den thermoplastischen Kunststoff und damit die Vorstufe der Mittelelektrode 23 in verformbaren Sustand.
In einem dritten Verfahrensschritt wird in die Isolierkörper-Längsbohrung 21 ein zweites technisches Mittel 3^' eingeführt, welches ebenfalls Stempelform hat und mit seiner Stirnfläche 35' derart auf die Vorstufe der Mittelelektrode 23 drückt, so daß sie sich fest an die Oberfläche der Längsbohrung 21 anlegt; die erforderliche
17 74
Preßkraft beträgt bei vorliegenden Beispiel ca. 18 Newton und bezieht sich auf eine Länge der Vorstufe der Mittelelektrode 23 von 2 mm Länge. Die Vorstufe der elektrisch leitfähigen Schicht 27 bleibt bei diesem Verformungsvorgang der Mittelelektrode 23 funktionell erhalten.
Im vierten Verfahrensschritt wird in einer geeigneten Ofenanlage (nicht dargestellt) der mit der Vorstufe der Mittelelektrode 23 versehene vorgesinterte Isolierkörper 15 langsam auf UOO C erwärmt, und zwar, um die organischen Stoffe - einschließlich dem thermoplastischen Kunststoff - aus der Vorstufe des keramischen Stifts 28 auszudünsten; es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei diesem Aufheizvorgang die Temperatursteigerung je Stunde 50 C nicht übersteigt.
In einem fünften Verfahrensschritt werden anschließend in einer geeigneten Ofenanlage (nicht dargestellt) die Vorstufen von Isolierkörper 15 und Mittelelektrode 23 zusammen- und fertiggesintert; die Sintertemperatur liegt bei ca. 16OO°C.
Die weitere Montage der Zündkerze 10 erfolgt in bekannter Weise.
Bei einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zum spanlosen Einbau einer Mittelelektrode 23' in den zündseitigen Endabschnitt 32' einer Längsbohrung 21' eines Isolierkörpers 15' wird der Vorstufe des Keramik-Stifts 28' als Zusatzstoff ein Material hinzugefügt, welches die Mischung thixotrop macht, und die
1774
Suspension für die elektrisch leitfähige Schicht 27' wird auf die Oberfläche des zündseitigen Sndabschnitts 32' der Isolierkörper-Längsbohrung 21' aufgebracht und nicht auf -die Oberfläche der Vorstufe des Keramik-Stiftes 28'. Die Suspension wird dabei bevorzugt auf die Oberfläche des gesamten zündseitigen Endabschnitts 32' der Längsbohrung 21' des vorgesinterten Isolierkörpers 15' aufgetragen, damit die fertige Mittelelektrode 23' einen sicheren elektrischen Kontakt zum elektrisch leitenden Dichtmittel (in Figur 3 nicht dargestellt) hat. Zur Plastifizierung der Vorstufe des Keramik-Stiftes 28' findet eine (nicht dargestellte) Vorrichtung Verwendung, die eine schwingende, strichpunktiert angedeutete Aufnahme bzw. Verschlußplatte 33' besitzt. Der als zweites technisches Mittel dienende Stempel 3^/1', der zum Andrücken der Vorstufe des Keramik-Stifts 28' an die Oberfläche der Isolierkörper-Längsbohrung 21' dient, befindet sich bei dem'Preßvorgang in bevorzugter Weise auch in Schwingungen.
Der Einbau einer solchen Mittelelektrode 23' erfolgt im wesentlichen gemäß den nachfolgenden Verfahrensschritten:
Der gemäß dem ersten Beispiel vorgesinterte Isolierkörper 15' wird auf der Oberfläche des zündseitigen Sndabschnitts 32' seiner Längsbohrung 21' mit einer Suspension für die elektrisch leitfähige, abbrandfeste Schicht 27' überzogen; diese Suspension enthält Platin und einen Anteil an keramischem Material - wie es auch im ersten Beispiel beschrieben wurde. Das Aufbringen der Suspension für die elektrisch leitfähige Schicht 27' erfolgt derart, daß man die Suspension durch den gesamten zündseitigen Sndabschnitt 32' der Isolierkörper-Längsbohrung 21 durchfließen und diese be-
decken läßt. Die Suspension für die elektrisch leitfähi'ge Schicht 27' wird derart in ihrer Viskosität eingestellt, daß die elektrisch leitfähige Schicht 27' im fertigen Zustand eine Dicke von 30 ,um hat; je nach Anwendungsfall liegt die Dicke einer solchen elektrisch leitfähigen Schicht 27' zwischen 5 und 50 ,um.
Die Vorstufe des Keramik-Stifts 28', welche im wesentlichen wieder aus dem gleichen Keramik-Material und den gleichen Flußmitteln besteht wie der Isolierkörper 15*, enthält als nicht dargestellten Zusatzstoff ein Material, welches die Mischung thixotrop macht; im vorliegenden Beispiel wird als solcher Zusatzstoff Glyzerin verwendet, und zwar 22 Gew.-^, die auf die mit Flußmitteln versehene Keramikmasse bezogen sind. Die Vorstufe des Keramik-Stiftes 28' wird als Vorformling in den zündseitigen Sndabschnitt 32' der Isolierkörper-Längsbohrung 21' eingefügt, hat dabei eine Länge von 2,5 mm und einen Durchmesser, der 0,2 mm kleiner ist als der Durchmesser der Längsbohrung 21' im Bereich seines zündseitigen Endabschnitts 32'; im vorliegenden Falle hat der zündseitige Sndabschnitt 32' der Isolierkörper-Längsbohrung 21' einen Durchmesser von 1,2 mm und die Vorstufe des Keramik-Stiftes 28' hat einen Durchmesser von 1,0 mm. Das Einfügen dieser Vorstufe des Keramik-Stiftes 28' in den zündseitigen Endabschnitt 32' der Isolierkörper-Längsbohrung 21' kann nach dem gleichen Verfahren erfolgen wie im ersten Beispiel, er kann aber auch als Strangabschnitt aus einem Extruder oder auch als vordosiertes Pellet in die Längsbohrung 21' eingeführt werden.
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Der Isolierkörper 15' mit der in seiner Längsführung 21' eingebrachten Vorstufe des Keramik-Stiftes 28' und der auf der Oberfläche seines zündseitigen Sndabschnittes 32' der Isolierkörper-Längsbohrung 21' aufgebrachten Suspension für die elektrisch leitfähige Schicht 27' wird auf einer strichpunktiert angedeuteten Aufnahme bzw. Verschlußplatte 33' einer (nicht dargestellten) Vorrichtung fixiert, wobei die zündseitige Stirnfläche 31' des Isolierkörpers 15' und die zündseitige Stirnfläche 29' der Vorstufe des Keramik-Stiftes 28' auf der Verschlußplatte 33' aufliegen. Die Verschlußplatte 33' dieser Vorrichtung, die auch als erstes technisches Mittel bezeichnet ist, wird in bekannter Weise in Schwingungen versetzt und bewirkt dadurch, daß die Vorstufe des Keramik-Stifts 28' wieder einen plastischen Zustand einnimmt. Nachdem die Vorstufe des Keramik-Stifts 28' infolge der Einwirkung der Schwingungen den plastischen Zustand erreicht hat, wird in einem nächsten Verfahrensschritt - unter Beibehaltung der Schwingungen - als zweites technisches Mittel 3^/1' ein Stempel vom anschlußseitigen Ende in die Isolierkörper-Längsbohrung 21' eingeführt; dieser Stempel 3^/1' führt ebenfalls Schwingbewegungen entsprechend den Schwingbewegungen der Verschlußplatte 33' aus und drückt mit seiner Stirnfläche 35' die Vorstufe des Keramik-Stifts 28' soweit zusammen, daß sie mit ihrem Umfang fest an der Suspension für die elektrisch leitfähige Schicht 27' anliegt.
Wie auch im ersten Beispiel folgen nun die Verfahrensschritte, welche durch Wärmeanwendung die Zusatzstoffe aus der Vorstufe des Keramik-Stifts 28' ausdampfen, den vorgesinterten Isolierkörper 15' und die Vorstufe des Keramik-Stifts 23' fertigsintern bzw. zusammensintern.
Die elektrisch leitfähige Schicht 27' bildet bei Anwendung dieses Verfahrens an der zündseitigen Stirnfläche 31' des Isolierkörpers 15' einen ringförmigen Bereich.
Die weitere Montage der Zündkerze erfolgt in üblicher bekannter Weise-
Es sei erwähnt, daß anstelle des in der Vorstufe des Keramik-Stiftes 28 nach den Figuren 1 und 2 befindlichen thermoplastischen Kunststoffes als Zusatzstoff auch das im zweiten Beispiel (Figur 3 ) verwendete Glyzerin als Material zur Erzielung einer thixotropen Keramik verwendet werden kann; in einem solchen Falle ist entsprechend ein erstes technisches Mittel zum Erzeugen von Schwingungen für das Plastifizieren der Vorstufe des Keramik-Stifts 28 erforderlich. Ebenso kann bei einem Isolierköper 15' (gemäß Figur 3)> dessen zündseitiger Endabschnitt 32' der Längsbohrung 21' eine elektrisch leitfähige Schicht 27' besitzt, mit der Vorstufe eines Keramik-Stifts 28 versehen werden, welche als Zusatzstoff einen thermoplastischer. Kunststoff enthält; gemäß eines vorteilhaften Verfahrens kann anstelle der Vorstufe des Keramik-Stifts 28 eine entsprechende, mit thermoplastischem Zusatzstoff versehene Menge keramischen Materials direkt durch thermoplastisches Spritzpressen in den einseitig verschlossenen Endabschnitt 32' der Längsbohrung 21' eingebracht werden. Zum Plastifizieren einer solchen Vorstufe eines Keramik-Stifts 28 wäre dann als erstes technisches Mittel eine Heiz- bzw. Ofenanlage anzuwenden.

Claims (1)

  1. R- 1774 5
    31.3.1982 Zr/Kc
    ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1
    Ansprüche
    1.j Verfahren zum spaltfreien Einbau von Mittelelektroden in Isolierkörper von Zündkerzen für Brennkraftmaschinen, wobei die Zündkerze ein metallisches, rohrförmiges Gehäuse hat, das an seinem zündseitigen Ende mindestens eine Masselektrode trägt und in seiner Innenbohrung einen Isolierkörper fest und dicht umfaßt, welcher eine Längsbohrung aufweist, in die anschlußseits ein Anschlußbolzen ragt und die ein mit dem Anschlußbolzen in Kontakt stehendes, elektrisch leitendes Dichtmaterial enthält, welches zündseits mit einer Mittelelektrode in elektrischer Verbindung steht, welche von jeder Masseelektrode durch eine Funkenstrecke getrennt ist, mindestens teilweise in der Isolierkörper-Längsbohrung eingebaut ist und einen elektrisch nicht leitenden-, keramischen Stift besitzt, dessen Ausgangsmaterial beim Sintervorgang etwa ein Schwindungsverhalten hat wie das Ausgangsmaterial des Isolierkörpers und dessen Wärmeausdehnungsverhalten im fertigen Zustand im wesentlichen dem Wärme-
    OL \ Δ I /U
    ausdehnungsverhalten des fertiggesinterten Isolierkörpers entspricht und welcher auf mindestens einem Teil seiner Oberfläche mit einer elektrisch leitfähigen, abbrandfesten Schicht verbunden und gemeinsam mit dieser Schicht in die Isolierkörper-Längsbohrung eingesintert ist, dadurch gekennzeichnet,
    - daß in einem ersten Verfahrensschritt eine vordosierte bzw. vorgeformte Vorstufe des Keramik-Stiftes (28, 28') aus einem keramischen, mit mindestens einem Zusatzstoff versehenem Material mittels eines bekannten geeigneten Verfahrens in den zündseitigen Endabschnitt (32, 32') der Längsbohrung (21, 21') des vorgesinterten Isolierkörpers (15, 15') eingebracht wird, wobei die Vorstufe des Keramik-Stiftes (28, 28') infolge des Zusatzstoffes einen festen Zusammenhalt bei hoher Raum- und niedrigerer Temperatur annimmt, jedoch bei Einwirkung eines ersten bekannten technischen Mittels wieder plastisch verformbar gemacht werden kann,
    - daß in einem zweiten Verfahrensschritt das vorstehend genannte erste technische Mittel zur Einwirkung auf die Vorstufe des Keramik-Stiftes (28, 28') gebracht wird,
    - daß nach der Plastifizierung der Vorstufe des Keramik-Stifts (28, 28') als dritter Verfahrensschritt ein zweites bekanntes technisches Mittel (3^/1, 3^/1') angewendet wird, welches die plastifizierte Vorstufe des Keramik-Stiftes (28, 28') derart innerhalb der Längsbohrung (21, 21') des Isolierkörpers (15» 15') verformt, so daß sie den zündseitigen Endabschnitt (32, 32') der Längsbohrung (21, 21') des Isolierkörpers (15» 151) ausfüllt,
    321277(3774
    - daß als vierter Verfahrensschritt ein Erwärmen der Vorstufe des Keramik-Stiftes (28, 28') und damit ein Entfernen des genannten Zusatzstoffes aus der Vorstufe des Keramik-Stiftes (28, 28') erfolgt und
    - daß sich als fünfter Verfahrensschritt ein Fertigsintern bzw. ein Zusammensintern für den vorgesinterten Isolierkörper (15» 15') und die Vorstufe des Keramik-Stiftes (28, 28') anschließt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Verfahrensschritt die vorgeformte Vorstufe des Keramik-Stiftes (28) mittels eines bekannten Verfahrens mit einer Schicht (27) aus einer Suspension eines elektrisch leitenden, abbrandfesten Stoffes überzogen wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Verfahrensschritt ein Großteil des zündseitigen Endabschnitts (32) des vorgesinterten Isolierkörpers (15') mittels eines bekannten Verfahrens mit einer Schicht (2T') aus einer Suspension eines elektrisch leitenden, abbrandfesten Stoffes überzogen wird.
    h. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension für die elektrisch leitfähige, abbrandfeste Schicht (27, 27') mindestens ein Platinmetall enthält und in bevorzugter Weise einen Anteil an keramischem Material aufweist (z. B. Aluminiumoxid).
    O Δ IZ/ Γ Ό
    5. Verfahren nach Anspruch 2 bzw. nach der Kombination der Ansprüche 2 und kt dadurch gekennzeichnet, daß als bekanntes Verfahren zum Einbringen der Vorstufe der Mittelelektrode (23) in den zundungsseitigen Endabschnitt (32) der Längsbohrung (21) des vorgesinterten Isolierkörpers (15) ein mechanisches Einfügen eines Vorformlings angewendet wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 3 bzw. nach der Kombination der Ansprüche 3 und ht dadurch gekennzeichnet, daß als bekanntes Verfahren zum Einbringen der Vorstufe des Keramik-Stiftes (28') in den zündseitigen Endabschnitt (32') der Längsbohrung (21') des vorgesinterten Isolierkörpers (l5f) ein mechanisches Einfügen eines Vorformlings, eines vordosierten Pellets oder eines extrudierten Stranges angewendet wird.
    T. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 und bei Verwendung einer vorgeformten Vorstufe eines Keramik-Stiftes (28*) bzw. einer Mittelelektrode (23), dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Vorformlings (23, 28') 0,1 bis 0,3 am, vorzugsweise 0,2 mm kleiner ausgebildet wird als der Innendurchmesser des zündseitigen Sndabschnitts (32, 32') der Längsbohrung (21, 21') des Isolierkörpers (15» 151)·
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff des keramischen Materials der Vorstufe des Keramik-Stiftes (28) ein thermoplastischer Kunststoff verwendet wird.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff im keramischen Material der Vorstufe des Keramik-Stiftes (28') ein Stoff verwendet wird, der die Mischung thixotrop macht (z. B. Glyzerin).
    10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes technisches Mittel eine Heiz- bzw. Ofenanlage angewendet wird, in welcher der Zusatzstoff bis in seinen thermoplastischen Pließbereich erwärmt wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes technisches Mittel eine in Schwingung versetzbare Aufnahme (33') für den Isolierkörper (15') verwendet wird, welcher im zündseitigen Endabschnitt (32') seiner Längsbohrung (21 ' ) die Vorstufe des Keramik-Stiftes (281) enthält.
    12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites technisches Mittel (3^/1, 3^/1') eine Vorrichtung verwendet wird, deren Preßstempel auf die plastifizierte Vorstufe des Keramik-Stiftes (28') bzw. der Mittelelektrode (23) in der Längsbohrung (21, 21'") des Isolierkörpers (15, 15') drückt.
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