DE4424789A1

DE4424789A1 - Fließgepreßte, als Verbundkörper ausgebildete Elektrode

Info

Publication number: DE4424789A1
Application number: DE19944424789
Authority: DE
Inventors: Hans Hubert; Werner Dipl Ing Langer; Walter Dipl Ing Wuest; Stephan Dipl Ing Weigel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2014-07-15
Also published as: DE4424789B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine fließgepreßte, als Ver bundkörper ausgebildete Elektrode, insbesondere Elektrode für eine Zündkerze, vorzugsweise Masse- Elektrode der Zündkerze, nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 31 41 649 geht eine Zündkerzen-Elek trode hervor. Diese bildet die Mittelelektrode der Zündkerze, das heißt, ihr wird die zur Bildung ei nes Zündfunkens notwendige Hochspannung zugeführt. Der Zündfunke trifft - von der Mittelelektrode kom mend - auf eine sogenannte Masse-Elektrode, die mit dem elektrischen Potential des Chassis des Fahr zeugs verbunden ist. Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf diese Masse-Elektrode; sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern kann auch für andere Elektroden eingesetzt werden. Die bekannte Mittelelektrode und die ebenfalls aus der genannten Literaturstelle hervorgehende Masse-Elektrode wird aus metallischen Ausgangskörpern, vorzugsweise Ron den, im Fließpreßverfahren hergestellt. Sie weist ein vorzugsweise einer Rechteckform angenähertes Elektroden-Querschnittsprofil auf und besitzt einen aus einem ersten, elektrisch leitfähigen Material bestehenden Kern, der mit einem Mantel aus einem zweiten, elektrisch leitfähigen Material umgeben ist. Durch einen Umformvorgang, nämlich die bereits erwähnte Fließpressung, wird der Kern mit seiner Ummantelung versehen, wodurch ein zylindrischer Verbundkörper entsteht. Der Kern weist ebenfalls eine zylindrische Form auf, der von dem Mantel ko axial umgeben ist, so daß insgesamt die erwähnte Zylinderform vorliegt. In einem weiteren Arbeits gang wird durch Flachprägen ein etwa einer Rechteckform angenähertes Querschnittsprofil er zeugt. Vorzugsweise ist durch den Prägevorgang die Ober- und die Unterseite der Elektrode eben ausge bildet und die Seitenflächen weisen jeweils eine konvexe Form auf. Durch den Flachprägevorgang nimmt der Kern ein etwa knochenförmiges Querschnittspro fil an. Die bekannte Elektrode hat sich in der Pra xis bewährt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße, fließgepreßte, als Verbund körper ausgebildete Elektrode mit den im Haupt anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß die Bodendicke und/oder die Wandstärke des Mantels durch den alleinig durchgeführten Fließpreßvorgang - also ohne daß ein separates Flachprägen erfolgt - konstant bleibt. Die Wanddicke des zweiten, elektrisch leitfähigen Materials ist im wesentlichen daher gleichmäßiger, da - im Quer schnitt gesehen - kein Knochenprofil entsteht, son dern eine etwa rechteckförmige beziehungsweise vor zugsweise eine etwa ellipsenförmige Kern-Quer schnittsform vorliegt. Die Anbindung des Kernmate rials an das Mantelmaterial wird aufgrund der Er findung verbessert, da keine zusätzliche mechani sche Verformung, wie dies bei dem Flachprägen nach dem Stand der Technik auftritt, vorgenommen wird. Die Profilausbildung der gesamten Elektrode ist ideal, wobei sie gerundete Übergänge aufweist. Die Herstellgenauigkeit der erfindungsgemäßen Elektrode wird verbessert, da ausschließlich Werkzeugmaße für ihre Formgebung maßgeblich sind. Der Fließpreßvor gang erfolgt somit kontrolliert in den Werkzeugen, wodurch die Maßhaltigkeit gewährleistet ist. Auch wird eine optimale Oberflächenqualität erzielt, die überall konstante Parameter aufweist. Die durch den zusätzlichen Arbeitsgang des Flachprägens gemäß der Elektrode des Standes der Technik auftretenden Un wägbarkeiten im Hinblick auf eine Schweißbarkeit beziehungsweise Schweißverfestigung, der Biegbar keit und so weiter treten beim Gegenstand der Er findung nicht auf. Hier bleiben alle genannten An forderungen und Eigenschaften konstant. Die Ferti gungssicherheit ist beim erfindungsgemäßen Gegen stand erhöht, da ein einfacherer Aufbau beziehungs weise Ablauf vorliegt, so daß Störungen weitaus we niger auftreten können. Die Wärmeableitung, die insbesondere bei einer Zündkerzen-Masse-Elektrode von Wichtigkeit ist, wird verbessert, da aufgrund des Querschnittsprofils des Kerns der erfindungsge mäßen Elektrode ein höherer Materialanteil des Kerns erzielt werden kann (keine Knochenform), wo bei vorzugsweise Material hoher Wärmeleitfähigkeit eingesetzt wird. Der aus vorzugsweise zwei Materia lien bestehende Verbundkörper der erfindungsgemäßen Elektrode besitzt einen Mantel, der mittels ein und desselben Fließpreßvorgangs gleichzeitig mit der erfolgenden Formgebung des Kerns und ebenfalls gleichzeitig mit der Ausbildung des Elektroden- Querschnittsprofils ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das erste Material eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das zweite Material aufweist. Insbesondere kann vorge sehen sein, daß das zweite Material korrosionsbe ständig ist, insbesondere auch eine Abbrandbestän digkeit aufweist. Das erste Material weist vorzugs weise eine hohe thermische Leitfähigkeit auf. Das erste Material ist vorzugsweise Kupfer und das zweite Material insbesondere Nickel.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist durch einen nach dem Fließpressen weichgeglühten Verbundkörper gekennzeichnet.

Vorzugsweise besitzt die erfindungsgemäße Elektrode einen aus zwei, aus dem ersten und aus dem zweiten Material bestehenden Ausgangskörpern, insbesondere Ronden, umgeformten Verbundkörper. Der Umformvor gang ist der bereits erwähnte und als alleiniger Arbeitsgang durchgeführte Fließpreßvorgang.

Wie bereits erwähnt, weist der Kern - ebenfalls wie das Elektroden-Querschnittsprofil (also das Gesamt profil) - ein etwa rechteckförmiges, vorzugsweise etwa ellipsenförmiges Querschnittsprofil auf.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß der Kern sich nur über eine Elektroden-Teillänge derart er streckt, daß der Mantel im kernfreien Bereich in ein Vollprofil übergeht. Es ist jedoch auch mög lich, daß nach der Fertigstellung der fließge preßten Elektrode die beidseitigen Endabschnitte abgetrennt werden, wodurch die Elektrode ihre er forderliche Länge erhält und dann auf das Zündker zengehäuse aufgeschweißt wird. Die Elektrode wird nach dem Aufschweißen hakenförmig gebogen, so daß der eine Hakenschenkel mit dem Zündkerzengehäuse verbunden ist und der andere Hakenschenkel der Mit telelektrode der Zündkerze gegenüberliegt.

Vorzugsweise weist die Elektrode eine ebene Ober seite und eine ebene Unterseite auf, wobei diese beide ebenen Flächen nicht - wie im Stand der Tech nik - durch ein Flachprägevorgang, sondern gleich zeitig mit der Fließpressung erzeugt werden, wobei die Fließpressung ebenfalls dazu dient, dem Kern seine Form zu geben und mit dem zweiten Material zu ummanteln.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Elektrode in quer zur Längserstreckung konvex verlaufende Seitenflächen auf. Insbesondere geht die Ober- be ziehungsweise Unterseite in die ihr zugeordnete Seitenfläche unter Ausbildung eines Radius′ über. Die konvex ausgebildeten Seitenflächen sind eben falls vorzugsweise als Radius ausgebildet.

Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 zwei Ausgangskörper, aus denen die erfindungsgemäße Elektrode erstellt wird,

Fig. 2 die fließgepreßte erfindungsgemäße Elektrode,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Elek trode,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Oberseite der Elektrode,

Fig. 5 eine Seitenansicht auf die Elektrode gemäß Fig. 4,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Elek trode entlang der Linie VI-VI in Fig. 4 in schematischer Darstellung, also ohne Abbildung von Details,

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Elek trode in der Ebene I gemäß der Fig. 4 beziehungsweise 5,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch die Elek trode in der Ebene II in Fig. 6 und

Fig. 9 einen Längsschnitt durch die Elek trode in der Ebene III gemäß Fig. 6.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht auf zwei Aus gangskörper 1 und 2, die als Ronden 3 und 4 ausge bildet sind. Die Ronde 4 besteht aus einem ersten leitfähigen Material 5, vorzugsweise aus Kupfer, und die Ronde 3 besteht aus einem zweiten, elek trisch leitfähigen Material 6, vorzugsweise Nickel.

Mit Hilfe einer entsprechenden Fließpreßmatrize wird im Zuge eines Umformvorgangs, nämlich eines einzigen Fließpreßvorgangs, aus den Ronden 3 und 4 eine fließgepreßte, als Verbundkörper 16 ausgebil dete Elektrode 7 erstellt. Sie wird vorzugsweise bei Zündkerzen als Masse-Elektrode eingesetzt. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, weist sie einen lang gestreckten Kern 8 auf, der aus dem ersten Material 5, vorzugsweise aus Kupfer, besteht. Das zweite Ma terial 6, also die Ronde 3, wird bei dem erwähnten Fließpreßvorgang als Mantel 9 ausgebildet, der den Kern 8 umgibt. Ferner entsteht bei dem Fließpressen ein Kopf 10 sowie ein freier Endbereich 11, in den hinein sich der Kern 8 nicht erstreckt. Der Kern 8 läuft somit nur über eine Teillänge, wobei der Man tel 9 im freien Endbereich 11 ein Vollprofil, vor zugsweise aus Nickel bildet.

Das Querschnittsprofil der Elektrode geht aus der Fig. 3 hervor. Dort sind Kern 8 und Mantel 9 nicht dargestellt, sondern es ist das Gesamtprofil ge zeigt. Es ist erkennbar, daß es etwa rechteckför mige Querschnittsform aufweist, wobei aufgrund des alleinig durchgeführten, bereits erwähnten Fließpreßvorgangs ebene Ober- und Unterseiten 12, 13 erhält und auch konvex verlaufende Seitenflächen 14 und 15 vorliegen. Die Ober- beziehungsweise Un terseite 12, 13 geht in die jeweilige Seitenfläche 14 beziehungsweise 15 unter Ausbildung eines Ra dius r über; die konvexen Seitenflächen 14 und 15 weisen einen Radius R auf.

Die Fig. 4 zeigt einen Blick auf die Oberseite 12 der Elektrode 7. Die Fig. 5 zeigt die Elektrode 7 in Seitenansicht, also mit Blick auf die Seitenflä che 14. In der Fig. 6 ist ein schematischer Quer schnitt der Elektrode 7 entlang der Linie VI-VI ge mäß Fig. 4 gezeigt.

Betrachtet man die Fig. 7, so zeigt diese einen Querschnitt entlang der Ebene I gemäß der Fig. 4 und 5. Deutlich ist erkennbar, daß der Kern 8 ein elliptisches Querschnittsprofil aufweist, und daß das Gesamtprofil einem Rechteck angenähert ist, wo bei die ebene Oberseite 12 und die ebene Unterseite 13 vorliegt und konvexe Seitenflächen 14 und 15 ausgebildet sind.

Die Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt im Bereich der Ebene 11 der Fig. 6. Die Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt in der Ebene III gemäß Fig. 6. Es ist jeweils erkennbar, daß der Kern eine ideale Form mit runden Übergängen aufweist; zackige oder auch mehrspitzige Gebilde, wie sie bei Elektroden des Standes der Technik als Kerngestalt auftreten, sind aufgrund des erfindungsgemäßen Vorgehens nicht ge geben.

Die erfindungsgemäße Verbund-Masse-Elektrode kann somit sehr rationell mittels nur eines einzigen Fließpreßvorganges aus beispielsweise einer Kupfer- /Nickel-Platine als Ausgangsteil hergestellt wer den. Bei dem genannten Fließpreßverfahren wird das gewünschte Profil hergestellt. Da nur ein einziger Fließpreßvorgang erfolgt, liegt quasi ein Fertig fließpressen vor. Die so hergestellte Elektrode wird - gemäß ihrer Ausgestaltung der Fig. 2 - an schließend weichgeglüht und dann weiterverarbeitet, nämlich abgeschert, das heißt, Entfernen des Kopfes 10 und gegebenenfalls auch eines Teils des freien Endbereichs 11. Es erfolgt dann das Aufschweißen auf das Zündkerzengehäuse.

Erfindungsgemäß ist der profilierte Körper der Elektrode somit in nur einem einzigen Arbeitsgang hergestellt. Es liegt eine gleichmäßige Wanddicke des Mantels bei idealer Profilausbildung vor. Fer ner ist eine sehr hohe Herstellgenauigkeit und eine extreme Fertigungssicherheit gegeben. Es liegt auf grund der alleinig durchgeführten Fließpressung eine sehr gleichmäßige Kernverteilung, insbesondere Kupferverteilung, vor mit einem sehr großen Anteil an dem ersten, besonders hochwärmeleitenden Mate rial, vorzugsweise Kupfer, vor. Da das Fließpressen in einer Matrize erfolgt, ist ein gleichmäßiges Profil bei gleichmäßiger Mantelwanddicke gewährlei stet, da nicht - wie im Stand der Technik - nach der Ummantelung des Kerns ein Flachprägen erfolgt, ohne daß hierbei das Werkstück in einem Werkzeug all seits umschlossen ist.

Claims

1. Fließgepreßte, als Verbundkörper ausgebildete Elektrode, insbesondere Elektrode für eine Zünd kerze, vorzugsweise Masse-Elektrode der Zündkerze, mit einem vorzugsweise etwa einer Rechteckform an genäherten Elektroden-Querschnittsprofil sowie mit einem Kern aus einem ersten, elektrisch leitfähigen Material und einem durch einem Umformvorgang aufge brachten Mantel aus einem zweiten, elektrisch leit fähigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verbundkörper (16) der Mantel (9) mittels ein und demselben Fließpreßvorgang unter gleichzeitig dabei erfolgender Formgebung des Kerns (8) und ebenfalls gleichzeitig dabei erfolgender Ausbildung des Elektroden-Querschnittsprofils auf den Kern (8) angeordnet ist.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das erste Material (5) eine höhere elek trische Leitfähigkeit als das zweite Material (6) aufweist.

3. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mate rial (6) korrosionsbeständig ist.

4. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mate rial (6) abbrandbeständig ist.

5. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material (5) eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt.

6. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material (5) Kupfer (Cu) ist.

7. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mate rial (6) Nickel (Ni) ist.

8. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, gekennzeichnet durch einen nach dem Fließpres sen weichgeglühten Verbundkörper (16).

9. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, gekennzeichnet durch einen aus zwei, aus dem ersten und aus dem zweiten Material (5, 6) beste henden Ausgangskörpern (1, 2), insbesondere Ronden (3, 4) umgeformten Verbundkörpern (16).

10. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (8) eben falls einen etwa rechteckförmiges, vorzugsweise etwa ellipsenförmiges, Querschnittsprofil aufweist.

11. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (8) sich nur übel eine Elektroden-Teillänge derart er streckt, daß der Mantel (9) im kernfreien Bereich in ein Vollprofil übergeht.

12. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine ebene Oberseite (12) und eine ebene Unterseite (13) auf weist.

13. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß sie quer zu ihrer Längserstreckung konvex verlaufende Seitenflächen (14, 15) aufweist.

14. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- bezie hungsweise Unterseite (12, 13) in die ihr zugeord nete Seitenfläche (14, 15) unter Ausbildung eines Radius (r) übergeht.