DE102016224502A1 - Spark plug electrode, spark plug, and method of making a spark plug electrode - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerzenelektrode (2) mit einem Elektrodenfuß (10) und einer Elektrodenspitze (9), die einen Elektrodenkern (11), einen den Elektrodenkern (11) umgebenden Elektrodenmantel (12) und einen Verbindungsbereich (13) zum Verbinden der Zündkerzenelektrode (2) mit einer weiteren Zündkerzenkomponente umfasst, wobei der Verbindungsbereich (13) am Elektrodenfuß (10) vorgesehen ist, und wobei ein Material (17) des Verbindungsbereichs (13) und ein Material (14) des Elektrodenmantels (12) unterschiedlich sind.The present invention relates to a spark plug electrode (2) having an electrode foot (10) and an electrode tip (9), an electrode core (11), an electrode sheath (12) surrounding the electrode core (11), and a connecting portion (13) for connecting the spark plug electrode (2) with a further spark plug component, wherein the connection region (13) is provided on the electrode base (10), and wherein a material (17) of the connection region (13) and a material (14) of the electrode jacket (12) are different.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerzenelektrode mit verbesserter Verbindbarkeit mit einer Komponente einer Zündkerze sowie eine Zündkerze mit dauerhaft stabil verbundener Zündkerzenelektrode. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode.The present invention relates to a spark plug electrode having improved connectability with a component of a spark plug and a spark plug having a spark plug electrode permanently stably connected. Moreover, the present invention also relates to a method for producing a spark plug electrode.

Zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit einer Zündkerzenelektrode und damit auch der Temperaturbeständigkeit derselben, umfasst eine Zündkerzenelektrode einen Elektrodenkern mit hoher Wärmeleitfähigkeit und einen den Elektrodenkern umgebenden Elektrodenmantel, wobei der Elektrodenkern vor dem Verbinden mit einer Komponente der Zündkerze am Elektrodenfuß freiliegt. Das Material des Elektrodenmantels wird im Hinblick auf eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Erosionsbeständigkeit ausgewählt. Nachteilig an diesen herkömmlichen Zündkerzenelektroden ist, dass beim Verbinden der Zündkerzenelektrode mit einer Komponente einer Zündkerze, das in der Regel durch einen Schweißvorgang ausgeführt wird, Material des freiliegenden, stark wärmeleitenden Elektrodenkerns abfließt und sich auf umliegende Bereiche der Zündkerzenelektrode oder der mit der Zündkerzenelektrode zu verbindenden Zündkerze überträgt.To improve the thermal conductivity of a spark plug electrode and thus the temperature resistance thereof, a spark plug electrode comprises an electrode core with high thermal conductivity and an electrode jacket surrounding the electrode core, the electrode core being exposed to the electrode base prior to connection to a component of the spark plug. The material of the electrode sheath is selected for high corrosion resistance and erosion resistance. A disadvantage of these conventional spark plug electrodes is that when the spark plug electrode is connected to a component of a spark plug, which is usually performed by a welding process, material of the exposed, highly thermally conductive electrode core will flow away and be bonded to surrounding areas of the spark plug electrode or the spark plug electrode Spark plug transmits.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode gemäß Anspruch 1, zeichnet sich hingegen dadurch aus, dass am Elektrodenfuß ein Verbindungsbereich vorgesehen ist, der einen Abtrag oder ein Abfließen von Material von der Zündkerzenelektrode verhindert und damit eine Verbesserung der Verbindbarkeit mit einer weiteren Komponente einer Zündkerze, insbesondere durch ein thermisches Verbindungsverfahren, wie vorzugsweise Schweißen, bedingt. Hierzu unterscheiden sich die Materialien des Verbindungsbereichs und des Elektrodenmantels. Somit kann der Verbindungsbereich gezielt im Hinblick auf ein Verbinden mit einer Komponente der Zündkerze ausgewählt werden. Durch den Verbindungsbereich wird eine Art Schutzbereich gebildet, der dazu beiträgt, den Elektrodenkern während des Verbindens mit einer Komponente einer Zündkerze in Form und Gestalt zu erhalten. So kann das Verbinden der Zündkerzenelektrode mit einer Komponente der Zündkerze unkompliziert, auch thermisch induziert, ausgeführt werden, ohne dass ausgetretenes oder abgeflossenes Elektrodenkernmaterial für Störungen bei der Verbindungsbildung des Elektrodenfußes mit einer Komponente der Zündkerze sorgt. Die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode mit von einem Elektrodenmantel umgebenen Elektrodenkern, zeichnet sich neben einer hohen Korrosions- und Erosionsstabilität somit auch durch eine sehr gute Verbindbarkeit mit einer Komponente einer Zündkerze aus.The spark plug electrode according to the invention, on the other hand, is characterized in that a connecting region is provided on the electrode base, which prevents material from being removed or drained from the spark plug electrode and thus improves the connectability to a further component of a spark plug, in particular by a thermal Connection method, such as preferably welding conditions. For this purpose, the materials of the connection region and the electrode jacket differ. Thus, the connection area can be selectively selected with a view to connecting with a component of the spark plug. Through the connection portion, a kind of protection region is formed, which helps to keep the electrode core in shape and shape during connection with a component of a spark plug. Thus, the joining of the spark plug electrode to a component of the spark plug can be carried out easily, even thermally induced, without leaking or drained electrode core material causing disturbances in connection formation of the electrode root with a component of the spark plug. The spark plug electrode according to the invention with an electrode core surrounded by an electrode jacket, in addition to a high corrosion and erosion stability thus also characterized by a very good connectivity with a component of a spark plug.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung bedeckt der Verbindungsbereich den Elektrodenkern am Elektrodenfuß mindestens teilweise. Bevorzugt wird der Elektrodenkern am Elektrodenfuß vollständig vom Verbindungsbereich bedeckt. Hierdurch kann besonders effizient einem Abfließen, Abtrag oder Übertrag von Elektrodenkernmaterial vorgebeugt werden.According to an advantageous development, the connection region at least partially covers the electrode core at the electrode base. Preferably, the electrode core is completely covered by the connection area at the electrode base. As a result, flow, removal or transfer of electrode core material can be prevented in a particularly efficient manner.

Um eine Anbindung der Zündkerzenelektrode an eine Komponente einer Zündkerze zu erleichtern, erstreckt sich der Verbindungsbereich über einen möglichst großen Bereich am Elektrodenfuß. Vorzugsweise bedeckt der Verbindungsbereich somit nicht nur den Elektrodenkern sondern auch den Elektrodenmantel am Elektrodenfuß vollständig.In order to facilitate connection of the spark plug electrode to a component of a spark plug, the connection region extends over as large a region as possible at the electrode base. The connection region thus preferably covers not only the electrode core but also the electrode jacket at the electrode base completely.

Zur Verbesserung der Korrosions- und Erosionsbeständigkeit der Zündkerzenelektrode ist der Elektrodenkern insbesondere aus einem hoch wärmeleitenden Material gebildet, das in der Lage ist, die an der Elektrodenspitze während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Zündkerzenelektrode im Funkenplasma auftretende hohe Wärme schnell von der Elektrodenspitze abzuleiten. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist daher vorgesehen, dass der Elektrodenkern aus Kupfer, Silber, einer Kupferlegierung, wobei ein Kupferanteil in der Kupferlegierung mindestens 90 Masse% beträgt, oder einer Silberlegierung, besteht, wobei ein Silberanteil in der Silberlegierung mindestens 90 Masse% beträgt. Die Metalle Silber und Kupfer weisen nicht nur eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, sondern zeichnen sich auch durch eine gute Verarbeitbarkeit und Erschwinglichkeit zu moderaten Preisen aus.In order to improve the corrosion and erosion resistance of the spark plug electrode, the electrode core is formed, in particular, from a highly thermally conductive material which is capable of rapidly dissipating the high heat occurring at the electrode tip during the intended use of the spark plug electrode in the spark plasma from the electrode tip. According to an advantageous development, it is therefore provided that the electrode core of copper, silver, a copper alloy, wherein a copper content in the copper alloy is at least 90% by mass, or a silver alloy, wherein a silver content in the silver alloy is at least 90% by mass. The metals silver and copper not only have a high thermal conductivity, but are also characterized by good processability and affordability at moderate prices.

Um eine Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit der Zündkerzenelektrode zu erzielen, ist das Material des Elektrodenmantels vorzugsweise aus einer Nickel-Basislegierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% gebildet.In order to obtain an increase in the corrosion resistance of the spark plug electrode, the material of the electrode jacket is preferably formed of a nickel-based alloy with nickel as a main component in mass%.

Eine weitere Stabilisierung des in Funkenkontakt gelangenden Elektrodenmaterials kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass die Nickel-Basislegierung des Materials des Elektrodenmantels Chrom mit einem Anteil von mindestens 20 Masse%, insbesondere von mindestens 25 Masse%, enthält.Further stabilization of the electrode material which comes into spark contact can advantageously be achieved by the fact that the nickel-based alloy of the material of the electrode jacket contains chromium with a proportion of at least 20% by weight, in particular of at least 25% by weight.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Material des Verbindungsbereichs eine Wärmeleitfähigkeit in einem Temperaturbereich von 400 bis 450 °C auf, die höher ist als diejenige des Materials des Elektrodenmantels. Hierdurch kann insbesondere eine thermisch induzierte Verbindung mit einer Komponente einer Zündkerze verbessert werden.According to a further advantageous development, the material of the connection region has a thermal conductivity in a temperature range of 400 to 450 ° C, which is higher than that of the material of the electrode jacket. In this way, in particular, a thermally induced connection with a component of a spark plug can be improved.

Um einem Abfließen von Elektrodenkernmaterial besonders gut vorzubeugen, weist weiter vorteilhaft das Material des Verbindungsbereichs eine bessere Schweißbarkeit als diejenige des Materials des Elektrodenkerns auf. Unter einer verbesserten „Schweißbarkeit“ des Materials des Verbindungsbereichs wird verstanden, dass das Material des Verbindungsbereichs gegenüber demjenigen des Elektrodenkerns leichter thermisch aktivierbar und somit auch legierbar ist. So kann eine homogene und stabile Schweißnaht gebildet werden, ohne dass es zu einer wesentlichen Veränderung am Elektrodenkern kommt. Schweißbarkeit im Sinne der Erfindung bedeutet ferner, dass die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode und eine Komponente der Zündkerze unter Einhaltung der geforderten Merkmale bzgl. Geometrie, Schweißnahtfestigkeit und Vermeidung von Schweißspritzern, mit dem vorhandenen Fügeverfahren reproduzierbar verbunden werden können.In order to prevent flow of electrode core material particularly well, it is further advantageous for the material of the connection region to have better weldability than that of the material of the electrode core. An improved "weldability" of the material of the connection region is understood to mean that the material of the connection region is more easily thermally activatable and thus also able to be alloyed with respect to that of the electrode core. Thus, a homogeneous and stable weld can be formed without causing a significant change in the electrode core. Weldability in the context of the invention also means that the spark plug electrode according to the invention and a component of the spark plug can be reproducibly connected to the existing joining method while maintaining the required characteristics with respect to geometry, weld seam strength and avoidance of welding spatter.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Material des Verbindungsbereichs eine niedrig legierte Nickel-Basislegierung oder eine niedrig legierte Eisen-Basislegierung ist. Diese Legierungen sind durch eine gute Schweißbarkeit und insbesondere auch durch eine gute Verbindbarkeit mit üblichen Mantelmaterialien und Zündkerzenmaterialien gekennzeichnet, so dass die Zündkerzenelektrode sehr gut dauerhaft stabil mit einer Komponente einer Zündkerze verbunden werden kann. Besonders vorteilhaft weist das Material des Verbindungsbereichs nachfolgende Zusammensetzung auf, wobei sich die angegebenen Werte auf Masse% beziehen: Aluminium: 2,0 bis 2,3 Masse%, Silizium: 1,8 bis 2,1 Masse%, Yttrium: 0,05 bis 0,1 Masse%, Chrom: maximal 0,1 Masse%, Mangan: maximal 0,1 Masse%, Eisen: maximal 0,2 Masse%, Kupfer: maximal 0,1 Masse%, Magnesium: maximal 0,08 Masse%, Kohlenstoff: maximal 0,045 Masse%, Schwefel: maximal 0,002 Masse%, Stickstoff: maximal 0,008 Masse% und Blei: maximal 0,002 Masse%, mit Nickel zum Ausgleich auf 100 Masse%.A further advantageous embodiment provides that the material of the connection region is a low-alloyed nickel-based alloy or a low-alloyed iron-based alloy. These alloys are characterized by a good weldability and in particular by a good connectivity with conventional cladding materials and spark plug materials, so that the spark plug electrode can be very well permanently connected to a stable component of a spark plug. Particularly advantageously, the material of the connection region has the following composition, the stated values being based on mass%: aluminum: 2.0 to 2.3% by mass, silicon: 1.8 to 2.1% by mass, yttrium: 0.05 up to 0.1 mass%, chromium: maximum 0.1 mass%, manganese: maximum 0.1 mass%, iron: maximum 0.2 mass%, copper: maximum 0.1 mass%, magnesium: maximum 0.08 mass %, Carbon: maximum 0.045 mass%, sulfur: maximum 0.002 mass%, nitrogen: maximum 0.008 mass% and lead: maximum 0.002 mass%, with nickel to compensate to 100 mass%.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerze offenbart, die eine wie vorstehend beschriebene Zündkerzenelektrode umfasst. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Zündkerzenelektrode ist diese dauerhaft stabil mit einer Komponente der Zündkerze verbunden. Die Verbindung zwischen dem Verbindungsbereich der Zündkerzenelektrode und dem Anbindebereich an der Komponente der Zündkerze ist gleichförmig und stabil ausgebildet und nicht mit Material des Elektrodenkerns durchsetzt. Die erfindungsgemäße Zündkerze zeichnet sich somit nicht nur durch eine hohe Korrosions- und Erosionsbeständigkeit sondern auch durch eine sehr gute mechanische Stabilität aus. Die erfindungsgemäße Zündkerze kann die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode als Masseelektrode und/oder als Mittelelektrode aufweisen.Also in accordance with the invention, there is also disclosed a spark plug comprising a spark plug electrode as described above. By using the spark plug electrode according to the invention this is permanently connected to a stable component of the spark plug. The connection between the connection area of the spark plug electrode and the connection area to the component of the spark plug is uniform and stable and is not interspersed with material of the electrode core. The spark plug according to the invention is thus characterized not only by a high resistance to corrosion and erosion but also by a very good mechanical stability. The spark plug according to the invention may comprise the spark plug electrode according to the invention as a ground electrode and / or as a center electrode.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode beschrieben. Die erfindungsgemäß hergestellte Elektrode hat einen Elektrodenfuß und eine Elektrodenspitze und umfasst einen Elektrodenkern, einen den Elektrodenkern umgebenden Elektrodenmantel und einen Verbindungsbereich zum Verbinden der Zündkerzenelektrode mit einer weiteren Komponente einer Zündkerze. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Material des Elektrodenmantels bereitgestellt. Im Material des Elektrodenmantels wird sodann eine Vertiefung vorgesehen. Die Vertiefung erstreckt sich vom Elektrodenfuß in Richtung der Elektrodenspitze. In diese Vertiefung wird ein Material des Elektrodenkerns eingebracht, und zwar so, dass das Material des Elektrodenkerns die Vertiefung mindestens teilweise füllt. Ein vollständiges Füllen der Vertiefung mit dem Material des Elektrodenkerns ist ebenfalls möglich. Anschließend wird Material des Verbindungsbereichs in bzw. an die mit dem Material des Elektrodenkerns mindestens teilweise gefüllte Vertiefung eingebracht. Hieraus ergibt sich eine gestapelte Anordnung des Materials des Elektrodenkerns und des Materials des Verbindungsbereichs. Vielmehr deckt der Verbindungsbereich den Elektrodenkern mindestens teilweise und insbesondere vollständig ab. Der Elektrodenkern wird somit selbst bei thermischer Einwirkung an einem Abfließen, Abtrag oder Übertrag auf umliegende Bereiche gehindert. Der Verbindungsbereich kann folglich sehr leicht mit einer Komponente einer Zündkerze verbunden werden, ohne dass es selbst bei Einwirkung von hohen Temperaturen zu einer wesentlichen geometrischen Änderung des Elektrodenkerns kommt. Das Verfahren ist einfach, ohne hohen technischen Aufwand umsetzbar und ermöglicht die Herstellung einer Zündkerzenelektrode mit funktionalem Verbindungsbereich.Also according to the invention, a method for producing a spark plug electrode is also described. The electrode produced according to the invention has an electrode base and an electrode tip and comprises an electrode core, an electrode sheath surrounding the electrode core and a connection region for connecting the spark plug electrode to a further component of a spark plug. According to the method of the invention, a material of the electrode sheath is first provided. In the material of the electrode sheath, a recess is then provided. The depression extends from the electrode foot in the direction of the electrode tip. In this recess, a material of the electrode core is introduced, in such a way that the material of the electrode core fills the recess at least partially. Complete filling of the recess with the material of the electrode core is also possible. Subsequently, material of the connection region is introduced into or onto the recess at least partially filled with the material of the electrode core. This results in a stacked arrangement of the material of the electrode core and the material of the connection region. Rather, the connection region covers the electrode core at least partially and in particular completely. The electrode core is thus prevented from draining, erosion or carry over to surrounding areas even when exposed to heat. Consequently, the connection region can be very easily connected to a component of a spark plug without causing a substantial geometric change of the electrode core even when exposed to high temperatures. The method is simple, can be implemented without high technical complexity and allows the production of a spark plug electrode with a functional connection area.

Die für die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden auch Anwendung auf die erfindungsgemäße Zündkerze und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode.The advantages, advantageous effects and developments described for the spark plug electrode according to the invention are also applicable to the spark plug according to the invention and to the method according to the invention for producing a spark plug electrode.

Zur besseren Stabilisierung des Elektrodenkerns und des Verbindungsbereichs umfasst das Verfahren vorteilhaft einen Schritt des Umformens des Mantelmaterials mit dem Material des Elektrodenkerns in der Vertiefung und/oder einen Schritt des Umformens des Materials des Verbindungsbereichs mit dem Material des Elektrodenkerns.For better stabilization of the electrode core and the connection region, the method advantageously comprises a step of forming the sheath material with the material of the electrode core in the depression and / or a step of reshaping the material of the connection region with the material of the electrode core.

Weiter vorteilhaft umfasst das Umformen einen Schritt des Verpressens. Durch Verpressen des Mantelmaterials mit dem Material des Elektrodenkerns und/oder durch Verpressen des Materials des Verbindungbereichs mit dem Material des Elektrodenkerns, wird insbesondere eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den verpressten Materialien hergestellt, was für eine besonders dauerhafte Verbindungsbildung sorgt. Eine sehr einfach und gezielt ausbildbare Verbindung zwischen angrenzenden Materialien, wie beispielsweise den gestapelt anzuordnenden Materialien des Elektrodenkerns und des Verbindungsbereichs kann vorteilhaft durch Fließpressen ausgeführt werden. Further advantageously, the forming comprises a step of pressing. By pressing the jacket material with the material of the electrode core and / or by pressing the material of the connection region with the material of the electrode core, in particular a non-positive connection between the pressed materials is produced, which ensures a particularly durable connection formation. A very simple and targeted formable connection between adjacent materials, such as the stacked materials to be arranged of the electrode core and the connection area can be advantageously carried out by extrusion.

Ferner vorteilhaft umfasst das Verfahren auch einen Schritt des Umformens zur Anpassung der Geometrie der Zündkerzenelektrode. Beispielsweise kann die Zündkerze gekrümmt werden. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Masseelektroden.Further advantageously, the method also includes a step of reshaping to match the geometry of the spark plug electrode. For example, the spark plug can be curved. This is particularly advantageous in the manufacture of ground electrodes.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

  • 1 eine schematische Teilschnittansicht einer Zündkerze gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 eine schematische Schnittansicht einer Zündkerzenelektrode gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
  • 3 ein Schema zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
  • 1 FIG. 2 is a schematic partial sectional view of a spark plug according to an embodiment of the invention; FIG.
  • 2 a schematic sectional view of a spark plug electrode according to an embodiment of the invention and
  • 3 a diagram illustrating a method for producing a spark plug electrode according to an embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsformen im Detail beschrieben. In den Figuren sind nur die wesentlichen Aspekte der Erfindung gezeigt. Alle übrigen Aspekte sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner beziffern gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.The present invention will be described in detail by way of embodiments. In the figures, only the essential aspects of the invention are shown. All other aspects are omitted for clarity. Further, like reference numerals indicate like components.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Zündkerze 1 gemäß einer Ausführungsform eine Masseelektrode 2 und eine Mittelelektrode 3. Ein Isolator 4 ist derart vorgesehen, dass die Mittelelektrode 3 in bekannter Weise etwas vom Isolator 4 vorsteht. Der Isolator 4 selbst ist teilweise von einem Gehäuse 5 umgeben. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine elektrische Anschlussmutter. Von der elektrischen Anschlussmutter 6 ist eine elektrisch leitfähige Verbindung über einen Anschlussbolzen 7 und ein aus einem leitfähigen Glas hergestelltes Verbindungselement 8 zur Mittelelektrode 3 vorgesehen.How out 1 can be seen, includes the spark plug 1 According to one embodiment, a ground electrode 2 and a center electrode 3 , An insulator 4 is provided such that the center electrode 3 in a known way, something from the insulator 4 protrudes. The insulator 4 itself is partly from a housing 5 surround. The reference number 6 denotes an electrical connection nut. From the electrical connection nut 6 is an electrically conductive connection via a connecting bolt 7 and a connecting element made of a conductive glass 8th to the center electrode 3 intended.

Erfindungsgemäß ist nun mindestens eine der Elektroden spezifisch ausgebildet. 2 zeigt hierzu eine der Zündkerzenelektroden, beispielhaft eine Masseelektrode 2, in Schnittansicht.According to the invention, at least one of the electrodes is now specifically formed. 2 shows one of the spark plug electrodes, for example, a ground electrode 2 , in sectional view.

Die Masseelektrode 2 weist eine Elektrodenspitze 9 und einen Elektrodenfuß 10 auf. Der Elektrodenfuß 10 ist dabei der Bereich, der mit einer Komponente einer Zündkerze, beispielsweise mit einem Gehäuseabschnitt, verbunden werden kann, so dass die Masseelektrode 2 integraler Bestandteil der Zündkerze wird. Die Elektrodenspitze 9 stellt das dem Elektrodenfuß 10 entgegengesetzte Ende der Masseelektrode 2 dar. Die Elektrodenspitze 9 ist der Bereich, an dem bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Masseelektrode 2 ein Zündfunkenplasma erzeugt wird. Die Elektrodenspitze 9 kann ferner einen Edelmetallstift (nicht gezeigt) aufweisen, der der Erzeugung der Zündfunken dient. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich.The ground electrode 2 has an electrode tip 9 and an electrode foot 10 on. The electrode foot 10 is the area that can be connected to a component of a spark plug, for example, with a housing portion, so that the ground electrode 2 integral part of the spark plug. The electrode tip 9 do that to the electrode foot 10 opposite end of the ground electrode 2 dar. The electrode tip 9 is the area where, when used as intended, the ground electrode 2 a spark plasma is generated. The electrode tip 9 may further comprise a noble metal pin (not shown) which serves to generate the sparks. But this is not mandatory.

Die Masseelektrode 2 umfasst einen Elektrodenkern 11, einen den Elektrodenkern 11 umgebenden Elektrodenmantel 12 und einen Verbindungsbereich 13 zum Verbinden der Masseelektrode 2 mit einer weiteren Zündkerzenkomponente, wobei der Verbindungsbereich 13 am Elektrodenfuß 10 vorgesehen ist.The ground electrode 2 includes an electrode core 11 , one the electrode core 11 surrounding electrode jacket 12 and a connection area 13 for connecting the ground electrode 2 with another spark plug component, wherein the connection area 13 at the electrode foot 10 is provided.

In der in 2 gezeigten Ausführungsform bedeckt der Verbindungsbereich 13 sowohl den Elektrodenkern 11 am Elektrodenfuß 10 als auch den Elektrodenmantel 12 vollständig. An dem mit einer weiteren Komponente einer Zündkerze zu verbindenden Bereich des Elektrodenfußes 10 ist somit lediglich Material des Verbindungsbereichs 13 vorhanden. Sowohl der Elektrodenkern 11 als auch der Elektrodenmantel 12 werden durch den Verbindungsbereich 13 abgeschirmt und treten nicht vom Elektrodenfuß 10 hervor.In the in 2 embodiment shown covers the connection area 13 both the electrode core 11 at the electrode foot 10 as well as the electrode jacket 12 Completely. At the area of the electrode foot to be connected to another component of a spark plug 10 is thus only material of the connection area 13 available. Both the electrode core 11 as well as the electrode jacket 12 be through the connection area 13 shielded and do not come off the electrode foot 10 out.

Wird nun die Masseelektrode 2 am Elektrodenfuß 10 mit einer Komponente einer Zündkerze, beispielsweise durch einen Schweißvorgang, verbunden, so wird für die Verbindungsbildung, also zur Ausbildung der Schweißnaht, lediglich das Material des Verbindungsbereichs 13 eingesetzt. Der Elektrodenkern 11 und auch der Elektrodenmantel 12 bleiben davon unbeeinflusst. Insbesondere wird das Material des Elektrodenkerns 11 an einem Abfließen oder Ab- bzw. Übertrag durch die beim Schweißvorgang vorherrschenden lokal hohen Temperaturen gehindert und der Elektrodenkern 11 verbleibt im Wesentlichen unverändert im Elektrodenmantel 12 erhalten, so dass er effektiv die Wärme, die im Zündfunkenplasma auf die Elektrodenspitze 9 einwirkt, von der Elektrodenspitze 9 ableiten kann. Somit wird eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Erosionsbeständigkeit der Masseelektrode 2 erzielt.Will now be the ground electrode 2 at the electrode foot 10 connected to a component of a spark plug, for example, by a welding process, so is for the compound formation, so for the formation of the weld, only the material of the connection area 13 used. The electrode core 11 and also the electrode jacket 12 stay unaffected. In particular, the material of the electrode core becomes 11 at a drain or Ab- or carry prevented by the prevailing during the welding process locally high temperatures and the electrode core 11 remains essentially unchanged in the electrode jacket 12 so that it effectively absorbs the heat in the spark plasma on the electrode tip 9 acts, can derive from the electrode tip 9. Thus, a high corrosion resistance and erosion resistance of the ground electrode 2 achieved.

Das Material des Verbindungsbereichs 13 und das Material des Elektrodenmantels 12 sind voneinander unterschiedlich. Hierdurch kann der Verbindungsbereich 13 gezielt für seine Funktion, also ein Abfließen bzw. einen Abtrag oder Übertrag von Material des Elektrodenkerns 11 zu verhindern und eine gute Verbindung zu einer Komponente einer Zündkerze auszubilden, ausgewählt und ausgebildet werden.The material of the connection area 13 and the material of the electrode sheath 12 are different from each other. This allows the connection area 13 specifically for its function, ie a drainage or a removal or transfer of material of the electrode core 11 can be selected and formed to form a good connection to a component of a spark plug.

Das Mantelmaterial hingegen kann im Hinblick auf eine hohe Erosionsstabilität und Korrosionsstabilität ausgewählt werden. Hierzu ist das Material des Elektrodenmantels 12 insbesondere aus einer Nickel-Basislegierung mit Nickel als Hauptbestandteil, gebildet. Als weiteren Bestandteil kann das Material des Elektrodenmantels Chrom mit mindestens 20 Masse%, insbesondere mit mindestens 25 Masse%, enthalten.By contrast, the jacket material can be selected with regard to high erosion stability and corrosion stability. For this purpose, the material of the electrode jacket 12 in particular, a nickel-based alloy with nickel as the main component. As a further constituent, the material of the electrode sheath may contain chromium with at least 20% by weight, in particular with at least 25% by mass.

Das Material des Verbindungsbereichs 13 ist vorzugsweise eine niedrig legierte Nickel-Basislegierung oder eine niedrig legierte Eisen-Basislegierung. Diese Legierungen zeichnen sich durch eine gute Schweißbarkeit und gleichzeitig eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus, wobei die Wärmeleitfähigkeit des Materials des Verbindungsbereichs 13 in einem Temperaturbereich von 400 bis 450 °C höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des Materials des Elektrodenmantels 12.The material of the connection area 13 is preferably a low alloy nickel base alloy or a low alloy iron base alloy. These alloys are characterized by a good weldability and at the same time a high thermal conductivity, wherein the thermal conductivity of the material of the connection area 13 in a temperature range of 400 to 450 ° C is higher than the thermal conductivity of the material of the electrode jacket 12 ,

Der Elektrodenkern 11 ist aufgrund einer guten Wärmeleitfähigkeit insbesondere aus Kupfer, Silber, einer Kupferlegierung, wobei ein Kupferanteil in der Kupferlegierung mindestens 90 Masse% beträgt, oder einer Silberlegierung gebildet, wobei ein Silberanteil in der Silberlegierung mindestens 90 Masse% beträgt.The electrode core 11 is due to a good thermal conductivity in particular of copper, silver, a copper alloy, wherein a copper content in the copper alloy is at least 90 mass%, or a silver alloy formed, wherein a silver content in the silver alloy is at least 90% by mass.

3 zeigt ein Schema zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode gemäß einer Ausführungsform. Die gemäß dem Verfahren herzustellende Zündkerzenelektrode ist beispielhaft eine Masseelektrode 2. 3 FIG. 12 is a diagram illustrating a method of manufacturing a spark plug electrode according to an embodiment. FIG. The spark plug electrode to be produced according to the method is exemplified as a ground electrode 2 ,

Zunächst wird ein Material 14 des Elektrodenmantels 12 bereitgestellt, in dem in einem Verfahrensschritt A eine Vertiefung 15 vorgesehen wird. Die Vertiefung 15 kann beispielsweise durch Ausnehmen von Material oder durch Zusammenpressen des Materials 14 des Elektrodenmantels 12 hergestellt werden. Andere Verfahren sind hierzu ebenfalls vorstellbar.First, a material 14 of the electrode jacket 12 provided in which in a method step A a recess 15 is provided. The depression 15 For example, by removing material or compressing the material 14 of the electrode jacket 12 getting produced. Other methods are also conceivable.

In die Vertiefung 15 wird in einem Verfahrensschritt B ein Material 16 des Elektrodenkerns 11 eingebracht. Die Vertiefung 15 wird somit mindestens teilweise mit dem Material 16 des Elektrodenkerns 11 gefüllt.In the depression 15 In a method step B, a material becomes 16 of the electrode core 11 brought in. The depression 15 is thus at least partially with the material 16 of the electrode core 11 filled.

In einem weiteren Verfahrensschritt C wird Material 17 des Verbindungsbereichs 13 in die mit dem Material 16 des Elektrodenkerns 11 mindestens teilweise gefüllte Vertiefung 15 eingebracht. Somit werden das Material 17 des Verbindungsbereichs 13 und das Material 16 des Elektrodenkerns 11 in der Vertiefung 15 gestapelt.In a further method step C becomes material 17 the connecting portion 13 in the with the material 16 of the electrode core 11 at least partially filled well 15 brought in. Thus, the material 17 of the connection area 13 and the material 16 of the electrode core 11 in the depression 15 stacked.

In einem weiteren Verfahrensschritt D wird aus Richtung des Materials 17 des Verbindungsbereichs 13 Druck aufgebracht, was durch den Pfeil P angedeutet wird. Hierdurch wird das Material 16 des Elektrodenkerns 11 mit dem Material 14 des Elektrodenmantels 12 verpresst, so dass zwischen dem entstehenden Elektrodenkern 11 und dem Elektrodenmantel 12 insbesondere eine kraftschlüssige Verbindung entsteht, so dass der Elektrodenkern 11 im Elektrodenmantel 12 dauerhaft fixiert wird.In a further method step D is from the direction of the material 17 of the connection area 13 Applied pressure, which is indicated by the arrow P. This will be the material 16 of the electrode core 11 with the material 14 of the electrode jacket 12 pressed so that between the resulting electrode core 11 and the electrode jacket 12 in particular, a non-positive connection is formed, so that the electrode core 11 in the electrode jacket 12 permanently fixed.

Ebenfalls wird das Material 17 des Verbindungsbereichs 13 mit dem Material 16 des Elektrodenkerns 11 verpresst, wodurch zwischen dem Elektrodenkern 11 und dem Verbindungsbereich 13 ebenfalls eine insbesondere kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird.Likewise the material becomes 17 of the connection area 13 with the material 16 of the electrode core 11 compressed, whereby between the electrode core 11 and the connection area 13 also a particular non-positive connection is made.

Die Vorgänge des Verpressens werden vorteilhafterweise durch Fließpressen, insbesondere durch Voll-Vorwärts-Fließpressen, ausgeführt.The operations of compression are advantageously carried out by extrusion, in particular by full-forward extrusion.

In der vorliegenden Ausführungsform wird lediglich ein Schritt des Verpressens ausgeführt und somit zugleich das Material 16 des Elektrodenkerns 11 mit dem Material 14 des Elektrodenmantels 12 und dem Material 17 des Verbindungsbereichs 13 verbunden.In the present embodiment, only one step of the pressing is carried out and thus at the same time the material 16 of the electrode core 11 with the material 14 of the electrode jacket 12 and the material 17 of the connection area 13 connected.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann sich auch bereits nach dem Schritt B, also nach dem mindestens teilweisen Füllen der Vertiefung 15 mit Material 16 des Elektrodenkerns 11 ein Schritt des Verpressens anschließen. Ein zweiter Schritt des Verpressens wird, wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt, dann nach dem Anordnen von Material 17 des Verbindungsbereichs 13 ausgeführt, wie in Schritt D dargestellt.According to an alternative embodiment, even after step B, that is after the at least partial filling of the recess 15 with material 16 of the electrode core 11 to join in a step of pressing. A second step of compression, as shown in the illustrated embodiment, is then after arranging material 17 of the connection area 13 executed as shown in step D.

Durch das in 3 veranschaulichte Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode wird beispielhaft eine Masseelektrode 2 mit einem Elektrodenfuß 10 und einer Elektrodenspitze 9 erhalten, wobei die Masseelektrode 2 einen Elektrodenkern 11, einen den Elektrodenkern 11 umgebenden Elektrodenmantel 12 und einen Verbindungsbereich 13 zum Verbinden der Masseelektrode 2 mit einer weiteren Zündkerzenkomponente umfasst.Through the in 3 Illustrated method for producing a spark plug electrode is exemplified by a ground electrode 2 with an electrode foot 10 and an electrode tip 9 obtained, wherein the ground electrode 2 an electrode core 11 , one the electrode core 11 surrounding electrode jacket 12 and a connection area 13 for connecting the ground electrode 2 comprising a further spark plug component.

Hierbei ist das Material 14 des Elektrodenmantels 12 vom Material 17 des Verbindungsbereichs 13 unterschiedlich, wie es beispielsweise im Hinblick auf die Masseelektrode 2 in 2 ausgeführt ist.Here is the material 14 of the electrode jacket 12 from the material 17 of the connection area 13 different, as for example with respect to the ground electrode 2 in 2 is executed.

Die Masseelektrode 2 kann nach dem Verpressen noch umgeformt werden, um die Geometrie der Masseelektrode 2 anzupassen.The ground electrode 2 can still be reshaped after pressing to the geometry of the ground electrode 2 adapt.

Claims (14)

Zündkerzenelektrode mit einem Elektrodenfuß (10) und einer Elektrodenspitze (9), umfassend einen Elektrodenkern (11), einen den Elektrodenkern (11) umgebenden Elektrodenmantel (12) und einen Verbindungsbereich (13) zum Verbinden der Zündkerzenelektrode (2) mit einer weiteren Zündkerzenkomponente, wobei der Verbindungsbereich (13) am Elektrodenfuß (10) vorgesehen ist, und wobei ein Material (17) des Verbindungsbereichs (13) und ein Material (14) des Elektrodenmantels (12) unterschiedlich sind.A spark plug electrode comprising an electrode foot (10) and an electrode tip (9) comprising an electrode core (11), an electrode jacket (12) surrounding the electrode core (11), and a connection portion (13) for connecting the spark plug electrode (2) to another spark plug component. wherein the connection region (13) is provided on the electrode foot (10), and wherein a material (17) of the connection region (13) and a material (14) of the electrode sheath (12) are different. Zündkerzenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (13) den Elektrodenkern (11) am Elektrodenfuß (10) mindestens teilweise, insbesondere vollständig, bedeckt.Spark plug electrode after Claim 1 , characterized in that the connecting region (13) at least partially, in particular completely, covers the electrode core (11) on the electrode base (10). Zündkerzenelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (13) den Elektrodenkern (11) und den Elektrodenmantel (12) am Elektrodenfuß (10) vollständig bedeckt.Spark plug electrode after Claim 1 or 2 , characterized in that the connection region (13) completely covers the electrode core (11) and the electrode jacket (12) at the electrode base (10). Zündkerzenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkern (11) aus Kupfer, Silber, einer Kupferlegierung, wobei ein Kupferanteil in der Kupferlegierung mindestens 90 Masse% beträgt, oder einer Silberlegierung besteht, wobei ein Silberanteil in der Silberlegierung mindestens 90 Masse% beträgt.Spark plug electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode core (11) consists of copper, silver, a copper alloy, wherein a copper content in the copper alloy is at least 90 mass%, or a silver alloy, wherein a silver content in the silver alloy at least 90 mass % is. Zündkerzenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (14) des Elektrodenmantels (12) aus einer Nickel-Basislegierung mit Nickel als Hauptbestandteil gebildet ist.Spark plug electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the material (14) of the electrode jacket (12) is formed of a nickel-based alloy with nickel as the main component. Zündkerzenelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickel-Basislegierung Chrom mit einem Anteil von mindestens 20 Masse%, insbesondere von mindestens 25 Masse%, enthält.Spark plug electrode after Claim 5 Characterized in that the nickel-based alloy containing chromium in a proportion of at least 20 mass%, especially at least 25 mass%. Zündkerzenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (17) des Verbindungsbereichs (13) in einem Temperaturbereich von 400 bis 450 °C eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die höher ist als diejenige des Materials (14) des Elektrodenmantels (12).Spark plug electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the material (17) of the connecting region (13) in a temperature range of 400 to 450 ° C has a thermal conductivity which is higher than that of the material (14) of the electrode jacket (12). Zündkerzenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (17) des Verbindungsbereichs (13) eine bessere Schweißbarkeit als diejenige des Materials (16) des Elektrodenkerns (11) aufweist.Spark plug electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the material (17) of the connection region (13) has a better weldability than that of the material (16) of the electrode core (11). Zündkerzenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (17) des Verbindungsbereichs (13) eine niedrig legierte Nickel-Basislegierung oder eine niedrig legierte Eisen-Basislegierung ist, insbesondere eine Legierung mit der Zusammensetzung: Aluminium: 2,0 bis 2,3 Masse%, Silizium: 1,8 bis 2,1 Masse%, Yttrium: 0,05 bis 0,1 Masse%, Chrom: maximal 0,1 Masse%, Mangan: maximal 0,1 Masse%, Eisen: maximal 0,2 Masse%, Kupfer: maximal 0,1 Masse%, Magnesium: maximal 0,08 Masse%, Kohlenstoff: maximal 0,045 Masse%, Schwefel: maximal 0,002 Masse%, Stickstoff: maximal 0,008 Masse% und Blei: maximal 0,002 Masse%, mit Nickel zum Ausgleich auf 100 Masse%.Spark plug electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the material (17) of the connecting region (13) is a low-alloyed nickel-based alloy or a low-alloyed iron-based alloy, in particular an alloy having the composition: aluminum: 2.0 to 2 , 3 mass%, silicon: 1.8 to 2.1 mass%, yttrium: 0.05 to 0.1 mass%, chromium: maximum 0.1 mass%, manganese: maximum 0.1 mass%, iron: maximum 0.2 mass%, copper: maximum 0.1 mass%, magnesium: maximum 0.08 mass%, carbon: maximum 0.045 mass%, sulfur: maximum 0.002 mass%, nitrogen: maximum 0.008 mass% and lead: maximum 0.002 mass %, with nickel to compensate for 100% by mass. Zündkerze umfassend eine Zündkerzenelektrode (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.A spark plug comprising a spark plug electrode (2) according to any one of the preceding claims. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode (2) mit einem Elektrodenfuß (10) und einer Elektrodenspitze (9), umfassend einen Elektrodenkern (11), einen den Elektrodenkern (11) umgebenden Elektrodenmantel (12) und einen Verbindungsbereich (13) zum Verbinden der Zündkerzenelektrode (2) mit einer weiteren Zündkerzenkomponente, wobei das Verfahren die Schritte: - Bereitstellen eines Materials (14) des Elektrodenmantels (12), - Vorsehen einer Vertiefung (15) im Material (14) des Elektrodenmantels (12), - Einbringen eines Materials (16) des Elektrodenkerns (11) in die Vertiefung (15) und mindestens teilweise Füllen der Vertiefung (15) mit dem Material (16) des Elektrodenkerns (11) und - Einbringen von Material (17) des Verbindungsbereichs (13) in die mit dem Material (16) des Elektrodenkerns (11) mindestens teilweise gefüllte Vertiefung (15) umfasst.Method for producing a spark plug electrode (2) having an electrode base (10) and an electrode tip (9), comprising an electrode core (11), an electrode jacket (12) surrounding the electrode core (11) and a connection region (13) for connecting the spark plug electrode ( 2) with another spark plug component, the method comprising the steps of: Providing a material (14) of the electrode sheath (12), Providing a depression (15) in the material (14) of the electrode jacket (12), - introducing a material (16) of the electrode core (11) into the recess (15) and at least partially filling the recess (15) with the material (16) of the electrode core (11) and - Introducing material (17) of the connecting portion (13) in the at least partially filled with the material (16) of the electrode core (11) recess (15). Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Schritt des Umformens des Materials (14) des Elektrodenmantels (12) mit dem Material (16) des Elektrodenkerns (11) in der Vertiefung (15) und/oder einen Schritt des Umformens des Materials (17) des Verbindungsbereichs (13) mit dem Material (16) des Elektrodenkerns (11).Method according to Claim 11 , further comprising a step of forming the material (14) of the electrode sheath (12) with the material (16) of the electrode core (11) in the recess (15) and / or a step of reshaping the material (17) of the connection region (13 ) with the material (16) of the electrode core (11). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Umformens einen Schritt des Verpressens, insbesondere ein Fließpressen, umfasst. Method according to Claim 12 Characterized in that the step of transforming comprises a step of pressing, in particular an extrusion. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner umfassend einen Schritt des Umformens zur Anpassung der Geometrie der Zündkerzenelektrode (2).Method according to one of Claims 11 to 13 further comprising a step of reshaping to match the geometry of the spark plug electrode (2).
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