CN110140265A - 火花塞电极、火花塞和用于制造火花塞电极的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火花塞电极（2），其带有电极底脚（10）和电极尖端（9），该火花塞电极包括电极芯（11）、包围所述电极芯（11）的电极罩壳（12）和用于使得所述火花塞电极（2）与另一火花塞的组件连接的连接区域（13），其中，所述连接区域（13）设置在所述电极底脚（10）上，并且其中，所述连接区域（13）的材料（17）与所述电极罩壳（12）的材料（14）是不同的。

Description

火花塞电极、火花塞和用于制造火花塞电极的方法

技术领域

本发明涉及一种火花塞电极以及一种火花塞，并且该火花塞电极与火花塞的组件的可连接性得到改善，该火花塞带有持久稳定地连接的火花塞电极。此外，本发明也涉及一种用于制造火花塞电极的方法。

背景技术

为了改善火花塞电极的导热能力，并且由此也改善其耐热性，火花塞电极包括具有高导热能力的电极芯和包围该电极芯的电极罩壳，其中，电极芯在与火花塞的组件连接之前在电极底脚上裸露出来（freiliegen）。电极罩壳的材料针对高的耐腐蚀性和耐侵蚀性来选取。这种常见的火花塞电极的缺点是，在火花塞电极与火花塞的组件通常通过焊接过程来进行连接时，裸露的明显导热的电极芯的材料流失，并且传递至火花塞电极的或者待与火花塞电极连接的火花塞的周围区域。

发明内容

然而，根据权利要求1所述的根据本发明的火花塞电极的特征在于，在电极底脚上设置连接区域，该连接区域防止火花塞电极的材料损蚀或流失，并且由此实现改善与火花塞的另一组件的可连接性，特别是采用热连接方法、比如优选焊接。为此，连接区域的材料与电极罩壳的材料是不同的。由此可以有针对性地针对与火花塞的组件的连接来选取连接区域。通过连接区域形成一种保护区域，该保护区域有助于在与火花塞的组件连接期间得到电极芯的形状和构型。因此，火花塞电极与火花塞的组件的连接可以不复杂地、也热诱导地进行，而排出或流出的电极芯材料不会在电极底脚与火花塞的组件形成连接时造成干扰。根据本发明的火花塞电极带有被电极罩壳包围的电极芯，除了高的腐蚀和侵蚀稳定性外，该火花塞电极的特点因而也在于，与火花塞的组件的非常好的可连接性。

从属权利要求表明了本发明的优选改进。

根据一种有利的改进，连接区域在电极底脚上至少部分地覆盖电极芯。优选地，电极芯在电极底脚上完全被连接区域覆盖。由此可以特别有效地预防电极芯材料流失、损蚀或转移。

为了便于使得火花塞电极与火花塞的组件连接，连接区域沿着电极底脚上的尽可能大的区域延伸。优选地，连接区域由此在电极底脚上完全地不仅覆盖电极芯，而且覆盖电极罩壳。

为了改善火花塞电极的耐腐蚀性和耐侵蚀性，电极芯特别是由高导热性的材料构成，这种材料能够把在电极尖端处在按规定使用火花塞电极期间将在火花等离子体中出现的大量热量快速地从电极尖端导出。因此，根据一种有利的改进规定，电极芯由铜、银、铜合金构成，其中，铜合金中的铜份额至少为90%（质量），或者由银合金构成，其中，银合金中的银份额至少为90%（质量）。金属银和铜不仅具有高的导热能力，而且特点还有在于加工性良好以及价格适中的可负担性（Erschwinglichkeit）。

为了实现提高火花塞电极的耐腐蚀性，电极罩壳的材料优选由含有镍作为主要组分（质量百分比）的镍基合金构成。

电极罩壳材料的镍基合金含有至少20%（质量）、特别是至少25%（质量）份额的铬，由此可以有利地实现进一步稳定处于火花接触（Funkenkontakt）中的电极材料。

根据另一有利的改进，连接区域的材料在400至450℃的温度范围内具有比电极罩壳的材料的导热能力更高的导热能力。由此可以特别是改善与火花塞的组件的热诱导的连接。

为了特别好地预防电极芯材料流失，连接区域的材料还有利地具有相比于电极芯的材料的可焊接性更好的可焊接性。连接区域的材料的改善的“可焊接性”是指，连接区域的材料相比于电极芯的材料可更容易地热激活，因而也可更容易地炼制合金（legieren）。由此可以形成均匀的且稳定的焊缝，而不会使得电极芯出现明显变化。本发明意义下的可焊接性还意味着，根据本发明的火花塞电极和火花塞的组件可以采用现有的接合方法可再现地连接，并同时在几何形状、焊缝强度方面保持所要求的特征，且避免焊接飞溅。

另一有利的改进规定，连接区域的材料是低合金的镍基合金，或者是低合金的铁基合金。这些合金的特点是，可焊接性良好，并且特别是也可与通常的罩壳材料和火花塞材料良好地连接，从而火花塞电极能够非常好地持久稳定地与火花塞的组件连接。特别有利地，连接区域的材料具有如下成分（其中，所给出的值是指质量百分比）：铝：2.0至2.3％（质量）；硅：1.8至2.1％（质量）；钇：0.05至0.1％（质量）；铬：最大0.1％（质量）；锰：最大0.1％（质量）；铁：最大0.2％（质量）；铜：最大0.1％（质量）；镁：最大0.08％（质量）；碳：最大0.045％（质量）；硫：最大0.002％（质量）；氮：最大0.008％（质量）和铅：最大0.002％（重量），且具有按100％（重量）计的用于补偿的镍。

根据本发明，同样也公开了一种火花塞，其包括如前所述的火花塞电极。通过使用根据本发明的火花塞电极，使得该火花塞电极持久稳定地与火花塞的组件连接。火花塞电极的连接区域与在火花塞的组件上的连接区域之间的连接一致地且稳定地设计，而未掺杂（durchsetzen）电极芯的材料。根据本发明的火花塞的特点因而不仅是高的耐腐蚀性和耐侵蚀性，而且机械稳定性很好。根据本发明的火花塞可以具有根据本发明的火花塞电极作为接地电极和/或作为中间电极。

同样根据本发明也介绍一种用于制造火花塞电极的方法。根据本发明制得的电极具有电极底脚和电极尖端，且包括电极芯、包围电极芯的电极罩壳和用于使得火花塞电极与火花塞的另一组件连接的连接区域。按照根据本发明的方法，首先提供电极罩壳的材料。然后在电极罩壳的材料内设置凹部。该凹部从电极底脚朝电极尖端的方向延伸。把电极芯的材料引入到该凹部中，并且确切地说，电极芯的材料至少部分地填充该凹部。同样可以用电极芯的材料完全地填充该凹部。随后，把连接区域的材料引入到至少部分地填充有电极芯的材料的凹部中或上。电极芯的材料和连接区域的材料由此产生堆叠的布置。确切地说，连接区域至少部分地、特别是完全地覆盖电极芯。因而即使在热作用下，也防止电极芯流失、损蚀或转移至周围的区域。连接区域因此可以很轻易地与火花塞的组件连接，而即使在高温作用下也不会使得电极芯出现明显的几何形状变化。该方法无需高昂的技术代价即可简单地实施，且能实现制造带有功能性的连接区域的火花塞电极。

针对根据本发明的火花塞电极所描述的优点、有利的效果以及改进也应用于根据本发明的火花塞和用于制造火花塞电极的根据本发明的方法。

为了更好地稳定电极芯和连接区域，该方法有利地包括使得罩壳材料连同在凹部中的电极芯的材料变形的步骤，和/或使得连接区域的材料连同电极芯的材料变形的步骤。

此外有利地，变形包括压紧的步骤。通过使得罩壳材料与电极芯的材料压紧，和/或通过使得连接区域的材料与电极芯的材料压紧，特别是在经压紧的材料之间产生力配合的连接，这负责形成特别持久的连接。邻接的材料、像比如电极芯的与连接区域的待堆叠地布置的材料之间的非常简单的且可有针对性地构造的连接可以有利地通过挤压（Fließpressen）来设计。

此外有利地，该方法也包括用于匹配火花塞电极的几何形状的变形步骤。例如可以使得火花塞弯曲。这在制造接地电极时是特别有利的。

附图说明

下面参照附图详述本发明的实施例。附图中：

图1为根据本发明的一种实施方式的火花塞的示意性的局部剖视图；

图2为根据本发明的一种实施方式的火花塞电极的示意性的剖视图；并且

图3为示出根据本发明的一种实施方式的用于制造火花塞电极的方法的示意图。

具体实施方式

本发明将借助实施方式予以详述。附图中仅示出了本发明的主要方面。为明了起见，省去了所有其他的方面。此外，相同的附图标记表示相同的构件。

如由图1可见，根据一种实施方式的火花塞1包括接地电极2和中间电极3。绝缘体4被设置成使得中间电极3按公知的方式略微从绝缘体4突伸出来。绝缘体4本身部分地被壳体5包围。附图标记6表示电的连接螺母。由电的连接螺母6，通过连接螺栓7规定了导电的连接，并且规定了接至中间电极3的由导电玻璃制成的连接元件8。

根据本发明，现在对所述电极中的至少一种予以特殊设计。为此，图2以剖视图示出火花塞电极之一、例如接地电极2。

接地电极2具有电极尖端9和电极底脚10。电极底脚10在此是能与火花塞的组件、例如壳体区段连接的区域，因而接地电极2成为火花塞的集成的组成部分。电极尖端9形成接地电极2的与电极底脚10相反的端部。电极尖端9是按规定使用接地电极2时产生点火火花等离子体的所在区域。电极尖端9还可以具有用于产生点火火花的贵金属销（未示出）。但这并非强制需要。

接地电极2包括电极芯11、包围电极芯11的电极罩壳12和用于使得接地电极2与另一火花塞组件连接的连接区域13，其中，连接区域13设置在电极底脚10上。

在图2所示的实施方式中，连接区域13在电极底脚10上既完全覆盖电极芯11，又完全覆盖电极罩壳12。因而在电极底脚10的待与火花塞的另一组件连接的区域只存在连接区域13的材料。无论电极芯11还是电极罩壳12都通过连接区域13予以屏蔽，且不从电极底脚10中突出（heraustreten）。

如果现在接地电极2在电极底脚10处与火花塞的组件例如通过焊接过程而连接，则为了形成连接，即为了形成焊缝，仅仅使用连接区域13的材料。电极芯11以及电极罩壳12保持不受其影响。特别地，阻止电极芯11的材料因在焊接过程中产生的局部高温而流失或者损蚀或转移，并且电极芯11在电极罩壳12中基本上保持不变，从而它可以有效地把在点火火花等离子体中作用于电极尖端9的热量从电极尖端9导出。因此实现了接地电极2的高的耐腐蚀性和耐侵蚀性。

连接区域13的材料和电极罩壳12的材料彼此相同。连接区域13由此可以有针对性地针对其功能、即防止电极芯11的材料流失或损蚀或转移且被设计用来与火花塞的组件良好地连接而予以选取和设计。

而罩壳材料可以针对高的侵蚀稳定性和腐蚀稳定性予以选取。为此，电极罩壳12的材料特别是由含有镍作为主要组分的镍基合金构成。作为其它组分，电极罩壳的材料可以含有至少20%（质量）、特别是至少25%（质量）的铬。

连接区域13的材料优选是低合金的镍基合金，或者是低合金的铁基合金。这些合金的特点是，可焊接性良好，且同时导热能力高，其中，连接区域13的材料在400至450℃的温度范围内的导热能力高于电极罩壳12的材料的导热能力。

电极芯11基于良好的导热能力特别是由铜、银、铜合金构成，其中，铜合金中的铜份额至少为90%（质量），或者由银合金构成，其中，银合金中的银份额至少为90%（质量）。

图3为示出根据一种实施方式的用于制造火花塞电极的方法的示意图。有待根据该方法制造的火花塞电极例如是接地电极2。

首先提供电极罩壳12的材料14，在该材料内在方法步骤A中设置凹部15。该凹部15可以例如通过掏出（ausnehmen）电极罩壳12的材料或者通过将其材料14压缩而形成。为此同样可考虑其他方法。

在方法步骤B中将电极芯11的材料16引入到该凹部15中。凹部15因而至少部分地填充有电极芯11的材料16。

在另一方法步骤C中，将连接区域13的材料17引入到至少部分地填充有电极芯11的材料16的凹部15中。连接区域13的材料17和电极芯11的材料16由此在凹部15中堆叠。

在另一方法步骤D中，从连接区域13的材料17的方向施加压力，这用箭头P表示。由此把电极芯11的材料16与电极罩壳12的材料14压紧，从而在所产生的电极芯11与电极罩壳12之间特别是产生力配合的连接，因而将电极芯11持久地固定在电极罩壳12中。

同样把连接区域13的材料17与电极芯11的材料16压紧，由此在电极芯11与连接区域13之间同样产生特别是力配合的连接。

压紧过程有利地通过挤压、特别是全正挤压（Voll-Vorwärts-Fließpressen）来实施。

在当前的实施方式中，仅仅实施压紧的步骤，因而同样使得电极芯11的材料16与电极罩壳12的材料14和连接区域13的材料17连接。

根据一种替代性的实施方式，已经在步骤B之后，即在给凹部15至少部分地填充电极芯11的材料16之后，也可以紧跟着压紧步骤。压紧的第二步骤，如在所示实施方式中所示出那样，然后在布置连接区域13的材料17之后如步骤D中所示出那样进行实施。

通过图3中所示的用于制造火花塞电极的方法，例如得到了带有电极底脚10和电极尖端9的接地电极2，其中，接地电极2包括电极芯11、包围电极芯11的电极罩壳12和用于使得接地电极2与另一火花塞组件连接的连接区域13。

在此，电极罩壳12的材料14和连接区域13的材料17是不同的，如在图2中针对接地电极2所阐释的那样。

接地电极2在压紧之后还可以变形，以便与接地电极2的几何形状相匹配。

Claims (14)

1.一种火花塞电极，其带有电极底脚（10）和电极尖端（9），该火花塞电极包括电极芯（11）、包围所述电极芯（11）的电极罩壳（12）和用于使得所述火花塞电极（2）与另一火花塞的组件连接的连接区域（13），其中，所述连接区域（13）设置在所述电极底脚（10）上，并且其中，所述连接区域（13）的材料（17）与所述电极罩壳（12）的材料（14）是不同的。

2.如权利要求1所述的火花塞电极，其特征在于，所述连接区域（13）在所述电极底脚（10）上至少部分地、特别是完全地覆盖所述电极芯（11）。

3.如权利要求1或2所述的火花塞电极，其特征在于，所述连接区域（13）在所述电极底脚（10）上完全地覆盖所述电极芯（11）和所述电极罩壳（12）。

4.如前述权利要求中任一项所述的火花塞电极，其特征在于，所述电极芯（11）由铜、银、铜合金构成，其中，铜合金中的铜份额至少为90%（质量），或者由银合金构成，其中，银合金中的银份额至少为90%（质量）。

5.如前述权利要求中任一项所述的火花塞电极，其特征在于，所述电极罩壳（12）的材料（14）由含有镍作为主要组分的镍基合金构成。

6.如权利要求5所述的火花塞电极，其特征在于，所述镍基合金含有至少20%（质量）、特别是至少25%（质量）份额的铬。

7.如前述权利要求中任一项所述的火花塞电极，其特征在于，所述连接区域（13）的材料（17）在400至450℃的温度范围内具有比所述电极罩壳（12）的材料（14）的导热能力更高的导热能力。

8.如前述权利要求中任一项所述的火花塞电极，其特征在于，所述连接区域（13）的材料（17）具有相比于所述电极芯（11）的材料（16）的可焊接性更好的可焊接性。

9.如前述权利要求中任一项所述的火花塞电极，其特征在于，所述连接区域（13）的材料（17）是低合金的镍基合金，或者是低合金的铁基合金，特别是具有如下成分的合金：铝：2.0至2.3％（质量）；硅：1.8至2.1％（质量）；钇：0.05至0.1％（质量）；铬：最大0.1％（质量）；锰：最大0.1％（质量）；铁：最大0.2％（质量）；铜：最大0.1％（质量）；镁：最大0.08％（质量）；碳：最大0.045％（质量）；硫：最大0.002％（质量）；氮：最大0.008％（质量）和铅：最大0.002％（重量），且具有按100％（重量）计的用于补偿的镍。

10.一种火花塞，其包括根据前述权利要求中任一项所述的火花塞电极（2）。

11.一种用于制造火花塞电极（2）的方法，该火花塞电极具有电极底脚（10）和电极尖端（9），且包括电极芯（11）、包围所述电极芯（11）的电极罩壳（12）和用于使得所述火花塞电极（2）与另一火花塞的组件连接的连接区域（13），其中，该方法包括如下步骤：

- 提供所述电极罩壳（12）的材料（14）；

- 在所述电极罩壳（12）的材料（14）内设置凹部（15）；

- 把所述电极芯（11）的材料（16）引入到所述凹部（15）中，并且用所述电极芯（11）的材料（16）至少部分地填充所述凹部（15）；并且

- 把所述连接区域（13）的材料（17）引入到至少部分地填充有所述电极芯（11）的材料（16）的凹部（15）中。

12.如权利要求11所述的方法，该方法还包括使得所述电极罩壳（12）的材料（14）连同所述凹部（15）中的电极芯（11）的材料（16）变形的步骤，和/或使得所述连接区域（13）的材料（17）连同所述电极芯（11）的材料（16）变形的步骤。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，变形步骤包括压紧、特别是挤压的步骤。

14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，该方法还包括用于匹配所述火花塞电极（2）的几何形状的变形步骤。