DE9312864U1 - Fließgepreßte, als Verbundkörper ausgebildete Elektrode - Google Patents
Fließgepreßte, als Verbundkörper ausgebildete ElektrodeInfo
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Description
24.8.1993 D?:
Fließgepreßte, als Verbundkörper ausgebildete Elektrode
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine fließgepreßte, als Verbundkörper
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-Elektrode hervor. Diese bildet die Mittelelektrode der
Zündkerze, das heißt, ihr wird die zur Bildung eines Zündfunkens notwendige Hochspannung zugeführt.
Der Zündfunke trifft -von der Mittelelektrode kommend- auf eine sogenannte Masse-Elektrode, die mit
dem elektrischen Potential des Chassis des Fahrzeugs 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
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-2-f' "
Mittelelektrode und die ebenfalls aus der genannten Literaturstelle hervorgehende Masse-Elektrode wird
aus metallischen Ausgangskörpern, vorzugsweise Ronden, 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 koaxial umgeben ist, so daß insgesamt die erwähnte
Zylinderform vorliegt. In einem weiteren Arbeitsgang wird durch Flachprägen ein etwa einer
Rechteckform angenähertes Querschnittsprofil erzeugt. Vorzugsweise ist durch den Prägevorgang die
Ober- und die Unterseite der Elektrode eben ausgebildet und die Seitenflächen weisen jeweils eine
konvexe Form auf. Durch den Flachprägevorgang nimmt der Kern ein etwa knochenförmiges Querschnittsprofil
an. Die bekannte Elektrode hat sich in der Praxis bewährt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße, fließgepreßte, als Verbundkörper
ausgebildete Elektrode mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den
Vorteil, daß die Bodendicke und/oder die Wandstärke
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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 Querschnitt gesehen- kein Knochenprofil entsteht, sondern eine etwa rechteckförmige beziehungsweise vorzugsweise eine etwa ellipsenförmige Kern-Querschnittsform vorliegt. Die Anbindung des Kernmaterials an das Mantelmaterial wird aufgrund der Erfindung verbessert, da keine zusätzliche mechanische 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 Fließpreßvorgang 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 Unwägbarkeiten im Hinblick auf eine Schweißbarkeit beziehungsweise Schweißverfestigung, der Biegbarkeit und so weiter treten beim Gegenstand der Erfindung nicht auf. Hier bleiben alle genannten Anforderungen und Eigenschaften konstant. Die Fertigungssicherheit ist beim erfindungsgemäßen Gegenstand erhöht, da ein einfacherer Aufbau beziehungsweise Ablauf vorliegt, so daß Störungen weitaus weniger auftreten können. Die Wärmeableitung, die insbesondere bei einer Zündkerzen-Masse-Elektrode
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 Querschnitt gesehen- kein Knochenprofil entsteht, sondern eine etwa rechteckförmige beziehungsweise vorzugsweise eine etwa ellipsenförmige Kern-Querschnittsform vorliegt. Die Anbindung des Kernmaterials an das Mantelmaterial wird aufgrund der Erfindung verbessert, da keine zusätzliche mechanische 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 Fließpreßvorgang 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 Unwägbarkeiten im Hinblick auf eine Schweißbarkeit beziehungsweise Schweißverfestigung, der Biegbarkeit und so weiter treten beim Gegenstand der Erfindung nicht auf. Hier bleiben alle genannten Anforderungen und Eigenschaften konstant. Die Fertigungssicherheit ist beim erfindungsgemäßen Gegenstand erhöht, da ein einfacherer Aufbau beziehungsweise Ablauf vorliegt, so daß Störungen weitaus weniger auftreten können. Die Wärmeableitung, die insbesondere bei einer Zündkerzen-Masse-Elektrode
von Wichtigkeit ist, wird verbessert, da aufgrund des Querschnittsprofils des Kerns der erfindungsgemäßen
Elektrode ein höherer Materialanteil des Kerns erzielt werden kann (keine Knochenform), wobei
vorzugsweise Material hoher Wärmeleitfähigkeit eingesetzt wird. Der aus vorzugsweise zwei Materialien
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 vorgesehen sein, daß das zweite Material korrosionsbeständig
ist, insbesondere auch eine Abbrandbeständigkeit aufweist. Das erste Material weist vorzugsweise
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 Umformvorgang
ist der bereits erwähnte und als alleiniger Arbeitsgang durchgeführte Fließpreßvorgang.
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Wie bereits erwähnt, weist der Kern -ebenfalls wie das Elektroden-Querschnittsprofil (also das Gesamtprofil)-ein
etwa rechteckförmiges, vorzugsweise etwa ellipsenförmiges Querschnittsprofil auf.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß der Kern sich nur über eine Elektroden-Teillänge derart erstreckt,
daß der Mantel im kernfreien Bereich in ein Vollprofil übergeht. Es ist jedoch auch möglich,
daß nach der Fertigstellung der fließgepreßten Elektrode die beidseitigen Endabschnitte
abgetrennt werden, wodurch die Elektrode ihre erforderliche Länge erhält und dann auf das Zündkerzengehäuse
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 Mittelelektrode
der Zündkerze gegenüberliegt.
Vorzugsweise weist die Elektrode eine ebene Oberseite und eine ebene Unterseite auf, wobei diese
beide ebenen Flächen nicht -wie im Stand der Technik- durch ein Flachprägevorgang, sondern gleichzeitig
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- beziehungsweise Unterseite in die ihr zugeordnete
Seitenfläche unter Ausbildung eines Radius1 über.
Die konvex ausgebildeten Seitenflächen sind ebenfalls vorzugsweise als Radius ausgebildet.
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Zeichnungen
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 zwei Ausgangskörper, aus denen die erfindungsgemäße Elektrode erstellt
wird,
Figur 2 die fließgepreßte erfindungsgemäße
Elektrode,
Figur 3 einen Querschnitt durch die Elektrode,
Figur 4 eine Draufsicht auf die Oberseite der Elektrode,
Figur 5 eine Seitenansicht auf die Elektrode gemäß Figur 4,
Figur 6 einen Querschnitt durch die Elektrode entlang der Linie VI-VI in Figur
4 in schematischer Darstellung, also ohne Abbildung von Details,
Figur 7 einen Querschnitt durch die Elektrode in der Ebene I gemäß der Figuren
4 beziehungsweise 5,
Figur 8 einen Längsschnitt durch die Elektrode in der Ebene II in Figur 6 und
♦- i - « &idigr; j »
Figur 9 einen Längsschnitt durch die Elek
trode in der Ebene III gemäß Figur 6.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht auf zwei Ausgangskörper 1 und 2, die als Ronden 3 und 4 ausgebildet
sind. Die Ronde 4 besteht aus einem ersten leitfähigen Material 5, vorzugsweise aus Kupfer,
und die Ronde 3 besteht aus einem zweiten, elektrisch 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 ausgebildete
Elektrode 7 erstellt. Sie wird vorzugsweise bei Zündkerzen als Masse-Elektrode eingesetzt. Wie
der Figur 2 zu entnehmen ist, weist sie einen langgestreckten Kern 8 auf, der aus dem ersten Material
5, vorzugsweise aus Kupfer, besteht. Das zweite Material 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 Mantel 9 im freien Endbereich 11 ein Vollprofil, vorzugsweise
aus Nickel bildet.
Das Querschnittsprofil der Elektrode geht aus der Figur 3 hervor. Dort sind Kern 8 und Mantel 9 nicht
dargestellt, sondern es ist das Gesamtprofil gezeigt. Es ist erkennbar, daß es etwa reckteckförmige
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 Unterseite 12, 13 geht in die jeweilige Seitenfläche
14 beziehungsweise 15 unter Ausbildung eines Radius1
r über; die konvexen Seitenflächen 14 und 15 weisen einen Radius R auf.
Die Figur 4 zeigt einen Blick auf die Oberseite 12 der Elektrode 7. Die Figur 5 zeigt die Elektrode 7
in Seitenansicht, also mit Blick auf die Seitenfläche 14. In der Figur 6 ist ein schematischer Querschnitt
der Elektrode 7 entlang der Linie VI-VI gemäß Figur 4 gezeigt.
Betrachtet man die Figur 7, so zeigt diese einen Querschnitt entlang der Ebene I gemäß der Figuren 4
und 5. Deutlich ist erkennbar, daß der Kern 8 ein elliptisches Querschnittsprofil aufweist, und daß
das Gesamtprofil einem Rechteck angenähert ist, wobei die ebene Oberseite 12 und die ebene Unterseite
13 vorliegt und konvexe Seitenflächen 14 und 15 ausgebildet sind.
Die Figur 8 zeigt einen Längsschnitt im Bereich der Ebene II der Figur 6. Die Figur 9 zeigt einen
Längsschnitt in der Ebene III gemäß Figur 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
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aufgrund des erfindungsgemäßen Vorgehens nicht gegeben.
Die erfindungsgemäße Verbund-Masse-Elektrode kann somit sehr rationell mittels nur eines einzigen
Fließpreßvorganges aus beispielsweise einer Kupfer-/Nickel-Platine als Ausgangsteil hergestellt werden.
Bei dem genannten Fließpreßverfahren wird das gewünschte Profil hergestellt. Da nur ein einziger
Fließpreßvorgang erfolgt, liegt quasi ein Fertigfließpressen vor. Die so hergestellte Elektrode
wird -gemäß ihrer Ausgestaltung der Figur 2- anschließend 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. Ferner
ist eine sehr hohe Herstellgenauigkeit und eine extreme Fertigungssicherheit gegeben. Es liegt aufgrund
der alleinig durchgeführten Fließpressung eine sehr gleichmäßige Kernverteilung, insbesondere
Kupferverteilung, vor mit einem sehr großen Anteil an dem ersten, besonders hochwärmeleitenden Material,
vorzugsweise Kupfer, vor. Da das Fließpressen in einer Matrize erfolgt, ist ein gleichmäßiges
Profil bei gleichmäßiger Mantelwanddicke gewährleistet, da nicht -wie im Stand der Technik- nach der
Ummantelung des Kerns ein Flachprägen erfolgt, ohne
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daß hierbei das Werkstück in einem Werkzeug allseits umschlossen ist.
Claims (14)
1. Fließgepreßte, als Verbundkörper ausgebildete Elektrode, insbesondere Elektrode für eine Zündkerze,
vorzugsweise Masse-Elektrode der Zündkerze, mit einem vorzugsweise etwa einer Rechteckform angenäherten
Elektroden-Querschnittsprofil sowie mit einem Kern aus einem ersten, elektrisch leitfähigen
Material und einem durch einem Umformvorgang aufgebrachten Mantel aus einem zweiten, elektrisch leitfähigen
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 gekennzeichnet, daß das erste Material (5) eine höhere elektrische
Leitfähigkeit als das zweite Material (6) aufweist.
.·R
3. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material
(6) korrosionsbeständig ist.
4. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material
(6) abbrandbestandig ist.
5. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material
(5) eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt.
6. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material
(5) Kupfer (Cu) ist.
7. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material
(6) Nickel (Ni) ist.
8. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen nach dem Fließpressen
weichgeglühten Verbundkörper (16).
9. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen aus zwei, aus dem
ersten und aus dem zweiten Material (5, 6) bestehenden Ausgangskörpern (1, 2) , insbesondere Ronden
(3, 4) umgeformten Verbundkörpern (16).
10. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (8) ebenfalls
einen etwa rechteckförmiges, vorzugsweise
etwa ellipsenförmiges, Querschnittsprofil aufweist.
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:
:
11. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (8) sich nur über eine Elektroden-Teillänge derart erstreckt,
daß der Mantel (9) im kernfreien Bereich in ein Vollprofil übergeht.
12. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sie eine ebene Oberseite (12) und eine ebene Unterseite (13) aufweist.
13. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie quer zu ihrer
Längserstreckung konvex verlaufende Seitenflächen (14, 15) aufweist.
14. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- beziehungsweise
Unterseite (12, 13) in die ihr zugeordnete Seitenfläche (14, 15) unter Ausbildung eines
Radius' (r) übergeht.
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