DE10229894A1

DE10229894A1 - Herstellungsverfahren einer Metallhülle einer Zündkerze

Info

Publication number: DE10229894A1
Application number: DE10229894A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Tanaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2003-02-27
Also published as: JP2003019538A; US6792786B2; US20030005740A1

Abstract

Es ist ein Herstellungsverfahren einer Metallhülle, die an einer Zündkerze einzubauen ist, vorgesehen, die aus einem Abschnitt kleinen Durchmessers, einem Abschnitt großen Durchmessers und einem Umhüllungsabschnitt besteht. Der Umhüllungsabschnitt ist durch Nieten bzw. Einstemmen um die Zündkerze zu wickeln, um den Einbau der Metallhülle an der Zündkerze zu erzielen. Das Verfahren umfasst das Pressen eines Werkstücks mit einem Stempel zum Gestalten des Umhüllungsabschnitts der Metallhülle in einem ersten Schmiedeprozess und das Bearbeiten des Werkstücks zum Gestalten des Abschnitts kleinen Durchmessers der Metallhülle in einem zweiten Kaltschmiedeprozess, der verschieden von dem ersten Kaltschmiedeprozess ist. Das erzeugt die Metallhülle, die weniger anfällig für Risse ist, wenn sie an der Zündkerze eingebaut wird, und die eine höhere Lebensdauer hat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein verbessertes Herstellungsverfahren einer Metallhülle, die an einer Zündkerze eingebaut ist, die bei Automobilverbrennungsmotoren eingesetzt werden kann.
Typische Kerzenmetallhüllen sind an Zündkerzen durchil'lieten bzw. Einstemmen eines ringförmigen Umhüllungsendes der Metallhülle an einem Porzellanisolator der Zündkerze eingebaut. Das Umhüllungsende der Metallhülle wird üblicherweise durch Kaltschmieden hergestellt. Die Metallhülle hat auch einen hohlen, zylindrischen Basisabschnitt und eine hexagonale Nabe, die ebenso durch das Kaltschmieden gestaltet werden. Der hohle, zylindrische Basisabschnitt hat ein Gewinde, das an seiner äußeren Fläche durch Rollen ausgebildet wird.

Fig. 6 stellt ein herkömmliches Schmiedeverfahren zum Herstellen einer Metallhülle einer Zündkerze dar, wie es in der Japanischen Patentoffenlegungssschrift Nr. 7-16693 offenbart ist, das ein Umhüllungsende 11 und einen Basisabschnitt 12 kleinen Durchmessers der Metallhülle in einem einzelnen Verfahren ausbildet. Die Ausbildung des Umhüllungsendes 11 wird durch Schlagen eines Kopfabschnitts 13 großen Durchmessers eines hohlen, zylindrischen Werkstücks mit einem zylindrischen Stempel 50 erzielt, um den Durchmesser des Kopfabschnitts 13 zu verringern. Die äußere Wand des Basisabschnitts 12 kleinen Durchmessers wird durch eine Form 52 gestaltet.

Die gleichzeitige Ausbildung des Umhüllungsendes 11 und des Basisabschnitts kleinen Durchmessers fordert einen Stempelhalter 51. Es ist unmöglich, dass der Stempelhalter 51 einen Außendurchmesser hat, der größer als derjenige des Kopfabschnitts großen Durchmessers des Werkstücks ist. Der Stempelhalter 51 muss daher ausgebildet sein, so dass er dünn ist, so dass er eine geringe Festigkeit hat. Das Schmieden des Werkstücks erfordert eine Ausübung eines hohen Drucks auf den Stempelhalter 51, was zu einem Problem dahingehend führt, dass Risse oder eine physikalische Verformung des Stempelhalters 51 innerhalb eines kurzen Zeitraums auftreten.

Des weiteren ist es schwierig, eine große, abgerundete innere Wand an einem Ende des Stempelhalters 51 auszubilden, da dieser dünn ist, was einen Abfall der Fluidität des. Werkstoffs des Werkstücks um das Ende des Stempelhalters 51 ergibt. Das verursacht, dass eine Grenze zwischen inneren Wänden des Umhüllungsendes 11 und des Kopfabschnitts 13 großen Durchmessers einer Schrumpfung ausgesetzt werden, was eine Ausbildung von Rissen in der Nähe der Grenze zwischen dem Umhüllungsende 11 und dem Kopfabschnitt 13 großen Durchmessers zur Folge haben kann.

Es ist daher eine prinzipielle Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Metallhülle zu schaffen, die weniger anfällig für Risse ist, wenn sie an einer Zündkerze eingebaut ist, und die eine erhöhte Lebensdauer hat.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein verbessertes Herstellungsverfahren einer Metallhülle vorgesehen, die an einer Zündkerze eingebaut werden kann, die bei Automobilverbrennungsmotoren eingesetzt werden kann. Die Metallhülle hat eine gegebene Länge und besteht aus einem Abschnitt kleinen Durchmessers, einem Abschnitt großen Durchmessers und einem Umhüllungsabschnitt. Der Umhüllungsabschnitt soll durch Nieten bzw. Einstemmen um einen Porzellanisolator einer Zündkerze gewickelt bzw. gewunden werden, um einen Einbau der Metallhülle an der Zündkerze zu erzielen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: (a) Vorbereiten eines zylindrischen Werkstücks, das eine gegebene Länge hat, wobei ein erstes und ein zweites Ende einander entgegengesetzt sind; (b) Vorbereiten eines Stempels und einer Form; (c) Anordnen des Werkstücks an der Form und Pressen des Werkstücks mit dem Stempel von dem zweiten Ende des Werkstücks zum Gestalten des Umhüllungsabschnitts der Metallhülle an einer Seite des ersten Endes des Werkstücks in einem ersten Kaltschmiedeprozess; und (d) Bearbeiten des Werkstücks zum Gestalten des Abschnitts kleinen Durchmessers der Metallhülle an einer Seite des zweiten Endes des Werkstücks in einem zweiten Kaltschmiedeprozess.

In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Verfahren des weiteren den Schritt des Ausbildens von Gewinden an einer äußeren Umfangswand des Abschnitts kleinen Durchmessers zum Einbau der Zündkerze auf.

Das Verfahren weist des weiteren den Schritt des Bearbeitens des Werkstücks zum Ausbilden eines Abschnitts großen Durchmessers an der Seite des zweiten Endes und eines Abschnitts kleinen Durchmessers an der Seite des ersten Endes vor dem ersten Kaltschmiedeverfahren auf, bei dem der Umhüllungsabschnitt ausgebildet wird.

In dem ersten Kaltschmiedeverfahren wird ein Abschnitt des Werkstücks an der Seite des ersten Endes innerhalb der Form stufenweise gepresst, um in einer Folge den Abschnitt des Werkstücks an einem Außendurchmesser zum Gestalten des Umhüllungsabschnitts der Metallhülle zu verringern.

Eine hexagonale Nabe kann an dem Abschnitt großen Durchmessers des Werkstücks in dem ersten Kaltschmiedeprozess ausgebildet werden.

Die hexagonale Nabe kann alternativ an dem Abschnitt großen Durchmessers des Werkstücks in einem dritten Prozess ausgebildet werden, das von dem ersten und dem zweiten Kaltschmiedeprozess verschieden ist.

Die Erfindung wird vollständiger aus der genauen Beschreibung, die nachstehend angegeben ist, und aus den beigefügten Zeichnungen von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung verstanden, die jedoch nicht verwendet werden sollen, um die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele zu beschränken, sondern die lediglich dem Zweck der Erklärung und des Verständnisses dienen.
Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht, die eine Metallhülle zeigt, die durch ein Kaltschmieden gemäß der Erfindung hergestellt ist;
Fig. 2 ist eine teilweise Längsansicht, die eine Zündkerze zeigt, die mit der Metallhülle von Fig. 1 ausgestattet ist;
Die Fig. 3(a), 3(b), 3(c), 3(d), 3(e) und 3(f) stellen eine Abfolge eines Kaltschmiedeprozesses zum Herstellen der Metallummantelung von Fig. 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar;
Fig. 4 ist eine Teilschnittansicht, die eine Kaltschmiedemaschine zeigt, die bei dem dritten Prozess von Fig. 3(c) verwendet wird;
Die Fig. 5(a), 5(b), 5(c), 5(d), 5(e) und 5(f) stellen eine Abfolge eines Kaltschmiedeprozesses zum Herstellen der Metallummantelung von Fig. 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar; und
Fig. 6 ist eine Teilschnittansicht, die einen herkömmlichen Schmiedeprozess zum Herstellen einer Zündkerzenummantelung zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Teile in verschiedenen Ansichten bedeuten, ist insbesondere in Fig. 1 eine Metallummantelung 10gezeigt, die an einer Zündkerze 1 einzubauen ist, um beispielsweise bei Automobilverbrennungsmotoren verwendet zu werden, die durch ein Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung hergestellt ist.
Die Metallummantelung 10 ist durch ein hohles, zylindrisches Element ausgebildet, das aus einem leitfähigen Metall besteht, wie zum Beispiel einem Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt. Die Metallummantelung 10 besteht im Wesentlichen aus einem Umhüllungsende 11, einem Basisabschnitt 12 kleinen Durchmessers und einem Kopfabschnitt 13 großen Durchmessers, der zwischen dem Umhüllungsende 11 und dem Basisabschnitt 12 kleinen Durchmessers ausgebildet ist. Der Basisabschnitt 12 kleinen Durchmessers hat an seiner äußeren Fläche Gewinde 14 ausgebildet, die mit einem mit einem Gewinde versehenen Loch, beziehungsweise einem Gewindeloch eingreifen, das an einem Zylinderkopf des (nicht gezeigten Verbrennungsmotors) ausgebildet ist. Der Kopfabschnitt 13 großen Durchmessers hat an seiner Außenwand eine im Wesentlichen hexagonale Nabe 15, die zum Festziehen und Drehen unter Verwenden eines geeigneten Werkzeugs, wie zum Beispiel eines herkömmlichen Zündkerzenschlüssels, verwendet wird.
Fig. 2 zeigt eine Zündkerze 1, an der die Metallhülle 10 von Fig. 1 eingebaut ist. Die Zündkerze 1 hat einen hohlen, zylindrischen Porzellanisolator 2, der aus einer Aluminiumoxidkeramik (Al₂O₃) besteht. Der Porzellanisolator 2 ist teilweise innerhalb der Metallhülle 10 gehalten und hat entgegengesetzte Enden, die aus der Metallhülle 10 herausstehen. Das Halten des Porzellanisolators 2 der Metallhülle 10 wird durch Einsetzen des Porzellanisolators 2 in die Metallhülle 10 und durch elastisches Biegen oder Nieten bzw. Einstemmen des Umhüllungsendes 11 nach innen erzielt.
Die Zündkerze 1 hat auch eine zylindrische Mittelelektrode 3, einen Schaft 4 und eine Masseelektrode 5. Die Mittelelektrode 3 und der Schaft 4 sind innerhalb einer längsgerichteten Kammer 2a des Porzellanisolators 2 angeordnet. Die Mittelelektrode 4 hat eine Spitze 3a, die nach Außen von dem Porzellanisolator 2 steht, und ihr hinteres Ende ist elektrisch mit dem Schaft 4 verbunden. Die Masseelektrode 5 ist an ein Ende der Metallhülle 10 geschweißt. Die Masseelektrode 5 ist zu einer L-Gestalt gebogen, um einen Luftspalt 6 (ebenso auch Funkenspalt genannt) zwischen ihrer Spitze und der Spitze 3a der Mittelelektrode 3 zu definieren.
Ein Kaltschmiedeherstellungsverfahren der Metallhülle 10 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3(a) bis 4 beschrieben.

Erster Prozess

Zunächst wird ein Metallzylinder, der beispielsweise aus einem Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt besteht und auf eine vorbestimmte Länge geschnitten ist, an einer ersten Station (insbesondere einen Formhohlraum) einer (nicht gezeigten) Kaltschmiedemaschine angeordnet und verformt beziehungsweise geschmiedet, um ein erstes geschmiedetes, zylindrisches Werkstück 110, wie in Fig. 3(a) gezeigt ist, mit einem geneigten Absatz auszubilden. Das geschmiedete, zylindrische Werkstück 110 besteht aus einem Kopfabschnitt 111 und einem Basisabschnitt 112, der hinsichtlich des Durchmessers kleiner als der Kopfabschnitt 111 ist. Das geschmiedete, zylindrische Werkstück 110 hat auch eine Bohrung 113 großen Durchmessers und eine Bohrung 114 kleinen Durchmessers, die an entgegengesetzten Enden davon ausgebildet sind.

Zweiter Prozess

Das geschmiedete, zylindrische Werkstück 110 wird an einer (nicht gezeigten) zweiten Station der Kaltschmiedemaschine positioniert und einem Extrusionsformen zum Ausbilden eines zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 unterzogen, wie in Fig.3(b) gezeigt ist. Das zweite geschmiedete Werkstück 120 hat einen im Wesentlichen horizontalen Absatz, um eine große zylindrische Kopfvorform 121 und eine kleine zylindrische Basisvorform 122 zu definieren. Die große zylindrische Kopfvorform 121 hat an einem ihrer Enden eine Bohrung 122, die tiefer als die Bohrung 113 des ersten geschmiedeten, zylindrischen Werkstücks 110 ist. In ähnlicher Weise hat die kleine zylindrische Basisvorform 122 an einem ihrer Enden eine Bohrung 124, die tiefer als die Bohrung 114 des ersten geschmiedeten, zylindrischen Werkstücks 110 ist und kleiner hinsichtlich des Durchmessers als die Bohrung 123 ist.

Dritter Prozess

Das zweite geschmiedete Werkstück 120 wird an einer dritten Station (nicht gezeigt) der Kaltschmiedemaschine angeordnet und einer Extrusionsformung zum Ausbilden eines dritten geschmiedeten Werkstücks 130, wie es in Fig. 3(c) gezeigt ist, unterzogen. Bei dem dritten Prozess wird nur die große zylindrische Kopfvorform 121 extrusionsgeformt. Insbesondere wird die äußere Wand der großen zylindrischen Kopfvorform 121 maschinell bearbeitet, um drei Teile auszubilden: eine abgeschrägt Wand 131a, eine zylindrische Wand 131b und eine ringförmige, vorstehende Wand 131c. Die abgeschrägt Wand 131a bildet das Umhüllungsende 11 der Metallhülle 10 und hat den kleinsten Außendurchmesser von diesen drei. Die ringförmige, vorstehende Wand 131c hat den größten Durchmesser von diesen drei.
Fig. 4 zeigt einen inneren Aufbau der dritten Station der Kaltschmiedemaschine, an der das dritte geschmiedete Werkstück 130 in dem dritten Prozess hergestellt wird, wie vorstehend beschrieben ist. Eine linke Hälfte der Zeichnung stellt das zweite geschmiedete Werkstück 120 dar, bevor es in dem dritten Prozess maschinell bearbeitet wird. Eine rechte Hälfte stellt das dritte geschmiedete Werkstück 130 dar nachdem es in dem dritten Prozess maschinell bearbeitet wurde.
In dem dritten Prozess ist eine Extrusionsformmaschine 20 eingesetzt, die eine obere Form 22 und eine untere Form 23 aufweist, die an einem Formhalter 21 angeordnet ist. Die obere Form 22 hat eine zylindrische Bohrung 22a, die darin ausgebildet Äst, die im Wesentlichen den gleichen Durchmesser und die gleiche Gestalt hat wie die große zylindrische Kopfvorform 121. Die untere Form 23 hat drei zylindrische Bohrungen 23a, 23b und 23c, die koaxial zu der zylindrischen Bohrung 22a der oberen Form 22 ausgebildet sind. Die erste Bohrung 23a führt direkt zu der Bohrung 22a der oberen Form 22 und hat den gleichen Durchmesser (beispielsweise ∅ 19) wie derjenige der Bohrung 22a. Die zweite Bohrung 23b, die neben der ersten Bohrung 23a ausgebildet ist, hat einen Innendurchmesser (beispielsweise ∅ 18), der kleiner als derjenige der ersten Bohrung 23a ist. Die dritte Bohrung 23c, die neben der zweiten Bohrung 23b ausgebildet ist, hat einen Innendurchmesser beispielsweise ∅ 16), der kleiner als derjenige der zweiten Bohrung 23b ist.
Zwischen den ersten und zweiten Bohrungen 23a und 23b ausgebildet ist eine abgerundete Wand mit einem Radius R von beispielsweise 1 mm. In ähnlicher Weise ist zwischen der zweiten und der dritten Bohrung 23b und 23c ausgebildet eine abgerundete Wand mit einem Radius R von beispielsweise 2 bis 2,5 mm. Jede von der oberen und der unteren Form 22 und 23 besteht beispielsweise aus hartmetallbestücktem Carbid. Die Bohrung 22a der oberen Form 22 und den ersten bis dritten Bohrungen 23a bis 23c der unteren Form 23 sind beispielsweise mit Titannitrit unter Verwendung von CVD-Beschichtungstechniken beschichtet.
Die Extrusionsformmaschine 20 hat auch einen Stempel 24, eine Manschette 25 und einen Dorn 26. Der Stempel 24 hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen der gleiche wie der Innendurchmesser der Bohrung 124 des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 ist, und ist gehalten, so dass er in eine vertikale Richtung gleitfähig ist, wie der Zeichnung entnehmbar ist, um das zweite geschmiedete Werkstück 120 in direkten Kontakt mit dem Boden der Bohrung 124 in eine Längsrichtung zu pressen (insbesondere eine nach unten weisende Richtung mit Sicht auf die Zeichnung).
Die Manschette 25 besteht aus einem hohlen zylindrischen Element und umfasst den Stempel 24. Die Manschette 25 hat eine Außendurchmesser, der im Wesentlichen der gleiche wie der Außendurchmesser der Bohrung 22a der oberen Form 22 ist, und einen Innendurchmesser, der im Wesentlichen der gleiche wie der Außendurchmesser der Basisvorform 122 des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 ist. Die Manschette 25 ist so gehalten, dass sie vertikal mit Sicht auf die Zeichnung gemeinsam mit dem Stempel 25 bewegbar ist, und so aufgebaut, dass die Spitze der Manschette 25 an einem gegebenen Intervall beziehungsweise Abstand entfernt von dem Absatz gelegen ist, der zwischen der Kopfvorform 121 und der Basisvorform 122 des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 ausgebildet ist, wenn der Stempel 24 an seiner Spitze in direktem Kontakt mit dem Boden der Bohrung 124 steht. Insbesondere ist ein Spalt 30 zwischen der Spitze der Manschette 25 und dem Absatz des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 ausgebildet, wenn der Stempel 24 an den Boden der Bohrung 124 anstößt.
Während des dritten Prozesses wird das zweite geschmiedete Werkstück 120 durch den Dorn 26 innerhalb der oberen und unteren Formen 22 und 23 gehalten. Nach der Beendigung des dritten Prozesses wird es von den Formen 22 und 23 durch eine Ausschlagmanschette 27 entfernt. Der Dorn 26 wird nach oben mit Sicht auf die Zeichnung durch eine Schraubenfeder 28 gegen den nach unten weisenden Druck des Stempels 24 vorgespannt. In ähnlicher Weise werden die oberen und unteren Formen 22 und 23 nach oben durch Federn 29 vorgespannt.
Beim Betrieb der Extrusionsformmaschine 20 wird das zweite geschmiedete Werkstück 120 zuerst durch den Dorn 26 innerhalb der oberen und unteren Formen 22 und 23 gehalten. Der Stempel 24 wird nach unten gepresst, um das zweite geschmiedete Werkstück 120 innerhalb der oberen und der unteren Formen 22 und 23 zu verschieben. Das verursacht, dass die Spitze der Kopfvorform 121 des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 an die abgerundete Wand .zwischen den ersten und zweiten Bohrungen 23a und 23b der unteren Form 23 anstößt. Eine weitergehende nach unten gerichtete Bewegung des Stempels 24 verursacht, dass das zweite geschmiedete Werkstück 120 plastisch verformt wird, so dass die Außenwand eines Spitzenabschnitts der Kopfvorform 121 durch die zweite Bohrung 23b so gestaltet ist, dass sie einen verringerten Außendurchmesser hat, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der zweiten Bohrung 23b gleich ist.
Eine weitergehende nach unten gerichtete Bewegung des Stempels 24 verursacht, dass die Spitze der Kopfvorform 121 des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 an die abgerundete Wand zwischen den zweiten und dritten Bohrungen 23b und 23c der unteren Form 23 anstößt und entlang der Innenwand der dritten Bohrung 23c verformt wird, so dass die Außenwand der Spitze der Kopfvorform 121 gestaltet wird, so dass sie einen verringerten Außendurchmesser hat, der im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser der dritten Bohrung 23c identisch ist.
Auf die vorstehend beschriebene Weise wird die zylindrische Wand 131b des dritten geschmiedeten Werkstücks 131 durch die zweite Bohrung 32b fertiggestellt und wird die abgeschrägte Wand 131a (insbesondere das Umhüllungsende 11) durch die dritte Bohrung 23c vervollständigt.
Wenn der Widerstand des Werkstoffs des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 zu seiner Verformung groß ist, wenn die Kopfvorform 121 hinsichtlich des Durchmessers verringert wird, wird es für den Werkstoff des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 unmöglich, dass es eine für eine gewünschte Verformung der Kopfvorform 121 erforderliche Fluidität hat. Die Struktur der Extrusionsformmaschine 20 ist jedoch so ausgelegt, dass sie es gestattet, dass sich die oberen und unteren Formen 22 und 23 gegen die Federn 29 bewegen, um zu gestatten, dass der Werkstoff des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 fließt, wenn der Verformungswiderstand des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 einen vorbestimmten kritischen Wert übersteigt, wobei dadurch die Schrumpfung vermieden wird.
Die Bohrung 22a der oberen Form 22 und die erste bis dritte Bohrung 23a bis 23c der unteren Form 23 sind, wie vorstehend beschrieben ist, mit beispielsweise Titannitrit unter Verwendung von CVD-Beschichtungstechniken beschichtet, was somit eine Verringerung einer Reibung zwischen dem zweiten geschmiedeten Werkstück 120 und den oberen und unteren Formen 22 und 23 ergibt, was zu einer Verringerung des Widerstands des Werkstücks des zweiten geschmiedeten Werkstücks 120 zu seiner Verformung führt.

Vierter Prozess

Das dritte geschmiedete Werkstück 130 wird in einer vierten Station der Kaltschmiedemaschine angeordnet und einem Extrusionsformen unterzogen, um ein viertes geschmiedetes Werkstück 140 auszubilden, wie es in Fig. 3(d) gezeigt ist. Die zylindrische Wand 131b des dritten geschmiedeten Werkstücks 130 ist gestaltet, so dass es die hexagonale Nabe 15 ausbildet.

Fünfter Prozess

Das vierte geschmiedete Werkstück 140 wird in einer (nicht gezeigten) fünften Station der Kaltschmiedemaschine angeordnet und extrusionsgeformt, um ein fünftes geschmiedetes Werkstück 150 auszubilden, wie es in Fig. 3(e) gezeigt ist. Dieser Prozess setzt ein Stempelwerkzeug ein, das aus größeren und kleineren Stempeln (nicht gezeigt) besteht. Der größere Stempel hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Bohrung 123 des vierten geschmiedeten Werkstücks 140 gleich ist. Der kleinere Stempel ist mit der Spitze des größeren Stempels verbunden und hat einen Außendurchmesser, der kleiner als derjenige der Basisvorform 122 des vierten geschmiedeten Werkstücks 140 ist.
In dem vierten Prozess wird nur der Basisabschnitt 12 des vierten geschmiedeten Werkstücks 140 durch Einsetzen des Stempelwerkzeugs in die Bohrung 123 und durch Pressen des Bodens der Bohrung 123 zum Erweitern der Basisvorform 122 in seine Längsrichtung maschinell bearbeitet, wobei dadurch eine gewünschte Länge eines Basisabschnitts 152 ausgebildet wird. Das Pressen des Stempelwerkzeugs führt ebenso zu der Ausbildung einer Bodenbohrung 155 in dem Boden der Bohrung 123, die einen kleineren Durchmesser als die Bohrung 123 hat.

Sechster Prozess

Das sechste geschmiedete Werkstück 150 wird in einer (nicht gezeigten) sechsten Station der Kaltschmiedemaschine angeordnet und gestempelt, um ein sechstes geschmiedetes Werkstück 160 auszubilden, das eine Bohrung 166 hat, die zwischen den Bohrungen 155 und 124 des fünften geschmiedeten Werkstücks 150 verbindet. Die Umfangsfläche und die Ecken der abgeschrägten Wand 131a und die Umfangsflächen von Enden des Basisabschnitts 152 werden maschinell endbearbeitet. Die Gewinde 13 werden in den Umfang des Basisabschnitts 152 durch Rollen geschnitten, wobei dadurch ein Endprodukt der Metallhülle 10 ausgebildet wird. Die Masseelektrode 5 wird, wie vorstehend beschrieben ist, an die Metallhülle 10 geschweißt. Der Porzellanisolator 2 und die Mittelelektrode 3 werden in die Metallhülle 10 eingesetzt, wonach die abgeschrägte Wand 131a nach innen gebogen wird, um die Metallhülle 10 mit dem Porzellanisolator 2 fest zu verbinden, wobei die Zündkerze 1 hergestellt wird.
Wie es von der vorstehenden Diskussion erkennbar ist, bildet das Herstellungsverfahren der Metallhülle 10 die abgeschrägte Wand 131a (insbesondere das Umhüllungsende 11) beziehungsweise die Basisabschnitte 122 und 152 in unabhängigen Prozessen. Das gestattet es, dass die Umfangsfläche der abgeschrägten Wand 131a ohne die Verwendung eines dünnwandigen Stempels ausgebildet wird, wie er bei einem herkömmlichen System verwendet wird, und gestattet ebenso, dass die untere Form 23 eine erhöhte Dicke hat, was eine erhöhte Lebensdauer der Kaltschmiedemaschine zur Folge hat.
Die erhöhte Dicke der unteren Form 23 gestattet es auch, dass die abgerundete Wand zwischen den ersten und zweiten Bohrungen 23a und 23b sowie zwischen den zweiten und dritten Bohrungen 23b und 23c ausgebildet wird, wobei somit eine gewünschte Fluidität des Werkstoffs des Werkstücks 120 sichergestellt wird, was dessen unerwünschte Schrumpfung minimiert, um Risse zu vermeiden, die beim Nieten der abgeschrägten Wand 131a ausgebildet werden, um die Metallhülle 10 mit dem Porzellanisolator 2 zu verbinden.
Die Fig. 5(a) bis 5(f) stellen eine Abfolge von Kaltschmiedeprozessen zum Herstellen der Metallhülle 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Die gleichen Bezugszeichen, wie sie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, beziehen sich auf die gleichen Teile, und ihre genaue Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen.

Erster Prozess

Zuerst wird ein Teilzylinder, der beispielsweise aus einem Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt besteht und auf eine vorbestimmte Länge geschnitten ist, in einer (nicht gezeigten) ersten Station einer Kaltschmiedemaschine angeordnet und geschmiedet, um ein erstes geschmiedetes Werkstück 210 auszubilden, wie es in Fig. 5(a) gezeigt ist, das eine zylindrische Gestalt hat.

Zweiter Prozess

Das erste geschmiedete Werkstück 210 wird in einer (nicht gezeigten) zweiten Station der Kaltschmiedemaschine angeordnet und geschmiedet, um ein zweites geschmiedetes Werkstück 220 auszubilden, wie es in Fig. 5(b) gezeigt wird, mit einem geneigten Absatz, der im Wesentlichen hinsichtlich der Gestalt mit dem ersten geschmiedeten Werkstück 110 des ersten Ausführungsbeispiels gleich ist.

Dritter Prozess

Das zweite geschmiedete Werkstück 220 wird in einer (nicht gezeigten) dritten Station der Kaltschmiedemaschine angeordnet und extrusionsgeformt, um ein drittes geschmiedetes Werkstück 230 auszubilden, wie es in Fig. 5(c) gezeigt ist, das hinsichtlich der Gestalt im Wesentlichen mit dem zweiten geschmiedeten Werkstück 120 des ersten Ausführungsbeispiels identisch ist.

Vierter Prozess

Das dritte geschmiedete Werkstück 230 wird in einer (nicht gezeigten) vierten Station der Kaltschmiedemaschine angeordnet und einem Extrusionsformen unterzogen, um ein viertes geschmiedetes Werkstück 240 auszubilden, wie es in Fig. 5(d) gezeigt ist. In dem vierten Prozess wird nur die große zylindrische Kopfvorform 121 extrusionsgeformt. Insbesondere wird die Außenwand der großen, zylindrischen Kopfvorform 121 maschinell bearbeitet, um die folgenden drei Teile auszubilden:
Eine abgeschrägte Wand 131a, eine hexagonale Nabe 15 und eine ringförmige, vorstehende Wand 131c. Das vierte geschmiedete Werkstück 240 ist im Wesentlichen hinsichtlich der Gestalt mit dem vierten geschmiedeten Werkstück 140 des ersten Ausführungsbeispiels identisch.
Der vierte Prozess setzt die gleiche Extrusionsformmaschine wie diejenige ein, die in Fig. 4 gezeigt ist, außer dass die zweite Bohrung 23b der unteren Form 23 eine hexagonale Gestalt zum Herstellen der hexagonalen Nabe 15 hat.
Der fünfte und der sechste Prozess sind mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch und ihre genaue Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen.
Während die Erfindung unter Berücksichtigung der bevorzugten Ausführungsbeispiele zum Vereinfachen ihres besseren Verständnisses offenbart ist, ist es erkennbar, dass die Erfindung auf verschiedene Arten ohne Abweichen von dem Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden kann. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen zu den gezeigten Ausführungsbeispielen einschließt, die ausgeführt werden können, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen vorgestellt ist.
Somit ist das Herstellungsverfahren einer Metallhülle, die an der Zündkerze einzubauen ist, vorgesehen, die aus einem Abschnitt kleinen Durchmessers, einem Abschnitt großen Durchmessers und einem Umhüllungsabschnitt besteht. Der Umhüllungsabschnitt ist durch Nieten bzw. Einstemmen um die Zündkerze zu wickeln, um den Einbau der Metallhülle an der Zündkerze zu erzielen. Das Verfahren umfasst das Pressen eines Werkstücks mit einem Stempel zum Gestalten des Umhüllungsabschnitts der Metallhülle in einem ersten Kaltschmiedeprozess und das Bearbeiten des Werkstücks zum Gestalten des Abschnitts kleinen Durchmessers der Metallhülle in einem zweiten Kaltschmiedeprozess, der verschieden von dem ersten Kaltschmiedeprozess ist. Das erzeugt die Metallhülle, die weniger anfällig für Risse ist, wenn sie an der Zündkerze eingebaut wird, und die eine höhere Lebensdauer hat.

Claims

1. Herstellungsverfahren einer Metallhülle, die aus einem Abschnitt kleinen Durchmessers, einem Abschnitt großen Durchmessers und einem Umhüllungsabschnitt besteht, die um einen Porzellanisolator einer Zündkerze durch Nieten bzw. Einstemmen zu wickeln ist, um einen Einbau der Metallhülle an der Zündkerze zu erzielen, mit den folgenden Schritten:
Vorbereiten eines zylindrischen Werkstücks, das eine vorgegebene Länge hat, wobei ein erstes und ein zweites Ende einander entgegengesetzt sind;
Vorbereiten eines Stempels und einer Form;
Anordnen des Werkstücks in der Form und Pressen des Werkstücks mit dem Stempel von dem zweiten Ende des Werkstücks zum Gestalten des Umhüllungsabschnitts der Metallhülle an einer Seite des ersten Endes des Werkstücks in einem ersten Kaltschmiedeprozess; und
Bearbeiten des Werkstücks zum Gestalten des Abschnitts kleinen Durchmessers der Metallhülle an einer Seite des zweiten Endes des Werkstücks in einem zweiten Kaltschmiedeprozess.

2. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1,
gekennzeichnet durch den Schritt des Ausbildens von Gewinden an einer äußeren Umfangswand des Abschnitts kleinen Durchmessers zum Einbau der Zündkerze.

3. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1,
gekennzeichnet durch den Schritt des Bearbeitens des Werkstücks zum Ausbilden eines Abschnitts großen Durchmessers an der Seite des zweiten Endes und eines Abschnitts kleinen Durchmessers an der Seite des ersten Endes vor dem ersten Kaltschmiedeprozess, bei dem der Umhüllungsabschnitt ausgebildet wird.

4. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kaltschmiedeprozess ein Abschnitt des Werkstücks an der Seite des ersten Endes innerhalb der Form stufenweise gepresst wird, um in einer Folge den Außendurchmesser des Abschnitts des Werkstücks zum Gestalten des Umhüllungsabschnitts der Metallhülle zu verringern.

5. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine hexagonale Nabe an dem Abschnitt großen Durchmessers des Werkstücks in dem ersten Kaltschmiedeprozess ausgebildet wird.

6. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine hexagonale Nabe an dem Abschnitt großen Durchmessers des Werkstücks in einem dritten Prozess ausgebildet wird, der von dem ersten und dem zweiten Kaltschmiedeprozess verschieden ist.