EP0329721A1 - Verfahren zum herstellen einer zündkerze für brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer zündkerze für brennkraftmaschinen

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EP0329721A1
EP0329721A1 EP19880905703 EP88905703A EP0329721A1 EP 0329721 A1 EP0329721 A1 EP 0329721A1 EP 19880905703 EP19880905703 EP 19880905703 EP 88905703 A EP88905703 A EP 88905703A EP 0329721 A1 EP0329721 A1 EP 0329721A1
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EP
European Patent Office
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metal
electrode
metal electrode
face
piece
Prior art date
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Ceased
Application number
EP19880905703
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Benedikt
Karl-Hermann Friese
Werner Herden
Dietrich Schuldt
Leo Steinke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0329721A1 publication Critical patent/EP0329721A1/de
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/39—Selection of materials for electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs

Definitions

  • the invention relates to a spark plug for internal combustion engines according to the preamble of the main claim.
  • a spark plug is already known (US Pat. No. 4,540,910), in which an intermediate layer is arranged between the metal electrode consisting of a nickel alloy and a metal layer of high wear resistance made of a platinum-containing alloy, which layer compensates for the very different Thermal expansion behavior of metal electrode and metal pad is used; this intermediate layer consists of an alloy which is composed of a platinum alloy and nickel.
  • the wear-resistant metal coating is first mechanically plated with the intermediate layer and then the intermediate layer provided with the metal coating is connected to the metal electrode by resistance welding.
  • a spark plug has also already been described in DE-PS 31 32 814, in which on the free end face of the center electrode a plate made of precious metal such as platinum is attached by resistance welding. In this, however, the center electrode. Problem occurs that the precious metal flakes, due to st l ⁇ of voltages in. The connecting zone at higher thermal loads and korro ⁇ immersive from the center electrode '.
  • DE-PS 22 56 823 shows a spark plug with a central electrode, the end face of which is protected against high wear by a piece of platinum. Similar to the example according to US Pat. No. 4,540,910 mentioned earlier, this piece of platinum is provided with a latified intermediate layer; this intermediate layer consists of a material which has the same or approximately the same high temperature resistance, corrosion resistance and thermal expansion characteristic as the center electrode itself; According to a subclaim, this intermediate layer consists of a nickel-base alloy, from which the center electrode itself can also consist. This intermediate layer is connected to the center electrode by welding, in particular by resistance welding. When using such spark plugs in internal combustion engines, it has also been shown that the fastening of the platinum pieces on the electrodes was unsatisfactory.
  • the invention is based on the object of developing a method for producing a spark plug, whereby an improvement in the connection of the metal electrode and wear-resistant metal coating is achieved and that it can be carried out more cost-effectively.
  • This object is achieved according to the invention by the method for producing spark plugs with the characterizing features of the main claim.
  • This method of connecting the metal electrode and wear-resistant metal pad is so simple because it is requires only a single piece of metal and not yet a second piece of metal to be coated for the wear-resistant metal support on the metal electrode.
  • the method is suitable for large series production without any problems and ensures that the wear-resistant metal pads applied to the metal electrodes are kept in the internal combustion engine with a long service life under all operating conditions.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the area of a spark plug on the combustion chamber side in an enlarged view
  • FIG. 2 shows the area of the center electrode according to FIG. 1, shown partly in a longitudinal section, in a further enlarged view (preliminary stage: metal piece not yet connected to the center electrode)
  • FIG 3 shows a representation similar to the representation according to FIG. 2 (metal piece connected to the central electrode via an alloy zone).
  • the ignition-side end region of the metal housing is designated by 11 and the longitudinal bore of this metal housing 11 bears the reference number 12. Inside this longitudinal bore 12 of the metal housing 11, the insulating body 13 is arranged, the combustion body of which end face 14 on the room side with the combustion chamber end face 15 of the metal housing 11 is essentially flush.
  • the insulating body 13 is provided on its circumferential surface with an annular pump chamber 16 which essentially adjoins the end face 14 of the insulating body 13 and is connected via an annular gap 17 to the combustion chamber of the internal combustion engine, which is not particularly shown.
  • the pump chamber 16 ensures that no conductive bridge of deposits is formed in the plane of the end face 14 of the insulating body 13 between the insulating body 13 and the metal housing 11; this annular gap 17 is kept free by the fact that the fuel vapor air in the pump chamber 16 Mixture (not shown) expands at the time of ignition, blows through the annular gap 17 and thus removes any deposits.
  • the insulating body 13 has a longitudinal bore 18, in which a first metal electrode 19 is guided and which projects over the end face 14 of the insulating body 13 at the burning roughness
  • this metal electrode 19 can also end flush with the end face 14 of the insulating body 13, but may also protrude further from the longitudinal bore 18 of the insulating body 13.
  • This first metal electrode 19 usually runs in the longitudinal axis of the spark plug 10 and is usually referred to as Designated center electrode
  • the free end portion of the first metal electrode 19 facing the space is provided with a metal support 20 made of a material with high wear resistance (precious metal), which preferably consists of platinum or a platinum alloy.
  • This second metal Electrode 22 is usually fastened to the combustion chamber end section of metal housing 11 (for example by welding) and is electrically connected to ground and consequently then represents the so-called ground electrode.
  • the second metal electrode 22 is hook-shaped and has in the area of its metal support 20A has a smaller cross section than in the area where it is connected to the metal housing 11.
  • the heat absorbed by the second metal electrode 22 when the spark plug 10 is in operation is quickly released to the metal housing 11, specifically to the area which also carries the screw-in thread 11A and which quickly applies the heat delivers the engine block.
  • the invention relating to the metal pads 20, 20A is not limited to a spark plug 10 described above, which has both an air spark gap 21 and a combined sliding spark-air spark gap (14, 17, 11 ), but is suitable for all spark plugs that have at least one metal electrode.
  • the so-called center electrode shows the method by which the metal coating 20 made of a noble metal is applied to the end face 23 on the combustion chamber side;
  • platinum is used as the material with high wear resistance.
  • the center electrode 19 in the present example and also usually consists of a nickel alloy and has a diameter d in the range from 0.8 to 2.5 mm, but preferably between 1 and 1.3 mm.
  • the end face 23 directed towards the spark gap 21 is covered with a metal piece 24 which is made of the material with high wear resistance, that is to say from platinum or a platinum alloy exists and has a thickness s of 0.3 mm; the thickness s of this metal piece 24 is between 0.2 and 0.5 mm, but preferably between 0.25 and 0.35 mm.
  • the metal piece 24 has a diameter that essentially corresponds to the diameter d of the center electrode 19; depending on the application, the diameter of this metal piece 24 can, however, also be slightly smaller or somewhat larger than the diameter d of the center electrode 19.
  • the top side of the metal piece 24 facing the air spark gap 21 is designated by 25.
  • a drop-ball-like or cap-like metal piece can also be arranged on the end face 23, if appropriate also on a roughened, grooved or provided with one or more depressions (not shown) end face 23; a flat dome-shaped depression is particularly suitable for reducing shear stresses.
  • Laser beams L are then directed onto the upper side 25 of the metal piece 24 in such a way that they run essentially parallel to the imaginary center line M of the first metal electrode 19 and are dimensioned such that in the area of the underside 26 of the metal piece 24 and the end face 23 of the center electrode 19 forms an alloy zone 27.
  • this alloy zone 27 does not penetrate into the wear-resistant layer 28 made of platinum or a platinum alloy facing the spark gap 21.
  • this alloy zone 27 is constructed in such a way that the layer-shaped region 29 facing the metal electrode 19 consists solely of the material of the center electrode 19, that is to say of a nickel alloy, that the proportion of the material of this center electrode 19 within the alloy zone 27 in richness tion on their layer-shaped region 30 facing the wear-resistant layer 28 tends to continuously decrease, so that in the the wear-resistant layer 28 facing layer-like region 30 no longer contains any material of the center electrode 19.
  • the thickness of such an alloy zone 27 is between 50 and 200 ⁇ m, preferably between 100 and 150 ⁇ m.
  • the alloy zone 27 extends into a depression 31 which extends in the shape of a cone or dome into the center electrode 19; the lowest point of this depression 31 lies in the region of the center line M of the center electrode 19.
  • a particularly secure connection between the metal support 20 and the metal electrode 19 can be achieved if the central electrode 19 makes a rotary movement R around its center line M during the connection process; If the metal electrode 19 is rotated about its center line M when the method is used, it is also possible to direct the laser beams L obliquely onto the upper side 25 of the metal piece 24 and thus to obtain a more favorable alloy zone 27.
  • Pulsed laser beams are preferably used in this method; However, oscillating laser beams can also be used. - Due to this structure of an alloy zone 27, the different expansion behavior of the material of the metal electrode 19 and the metal support 20 is compensated and consequently the metal support 20 is prevented from falling off the metal electrode 19.
  • the metal piece 24 used has a larger diameter than the metal electrode 19; if necessary, the jacket region adjoining the end face 23 of the metal electrode 19 can be frustoconical or designed as a shoulder, as a result of which then the metal coating extends over a predetermined area of the jacket of the metal electrode 19.
  • the above statements directed to the metal support 20 apply correspondingly to the metal support 20A on the second metal electrode 22 and also to differently designed metal electrodes or multiple electrodes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen mit wenigstens zwei Metallelektroden, die mit eine Funkenstrecke bildendem Abstand einander gegenüberstehen. Mindestens eine der Elektroden ist mit einer Metall­ auflage aus einem Material hoher Verschleißfestigkeit (Edelmetall) versehen. Dieses Material wird mittels Laserstrahlen an der Stirnfläche der Metallelektrode derart angebracht, so daß sich zwischen beiden Teilen eine Legierungszone von beson­ derer Ausbildung ergibt. Die spezielle Legierungszone sorgt für die Kompensation der unterschiedlichen Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten von Elektrodenmaterial und Metallauflage und verhindert wirksam den Verlust der Metallauflage.
Abstract
In a process for manufacturing a spark plug for internal combustion engines with at least two metal electrodes sepa­ rated by a spark gap, at least one of the electrodes has a metallic coating of a highly abrasion-resistant material (noble me­ tal). This material is deposited on the front surface of the metal electrode by laser radiation so as to form an alloy region of special design between the two parts. The special alloy region compensates for the different coefficients of thermal expan­ sion of the electrode material and the metallic coating and effectively prevents depletion of the metallic coating.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Zündkerze bekannt (US-PS 4 540 910), bei der zwischen der aus einer Nickelle¬ gierung bestehenden Metallelektrode und einer Metallauflage hoher Verschleißfestigkeit aus einer platinhaltigen Legierung eine Zwi¬ schenschicht angeordnet ist, die zum Ausgleich des stark unter¬ schiedlichen Wärmeausdehnungsverhaltens von Metallelektrode und Metallauflage dient; diese Zwichenschicht besteht aus eine Legie¬ rung, welche sich aus einer Platinlegierung und Nickel zusammen¬ setzt. Zum Aufbringen der verschleißfesten Metallauflage auf die Metallelektrode wird zunächst die verschleißfeste Metallauflage mit der Zwischenschicht mechanisch zusammenplattiert und dann wird die mit der Metallauflage versehene Zwischenschicht mit der Metallelek¬ trode durch Widerstandsschweißen verbunden.
In der DE-PS 31 32 814 wurde auch bereits eine Zündkerze be¬ schrieben, bei der auf der freien Stirnfläche der Mittelelektrode ein Plättchen aus Edelmetall wie z.B. Platin durch Widerstands- schweißen angebracht ist. Bei dieser Mittelelektrode tritt jedoch das. Problem auf, daß sich das Edelmetall-Plättchen, aufgrund von Spannungen in. der Verbindungszone bei höheren thermischen und korro¬ siven Belastungen von der Mittelelektrode lό'st.
Die DE-PS 22 56 823 zeigt eine Zündkerze mit einer Mittelelektrode, deren Stirnfläche durch ein Platinstück gegen hohen Verschleiß ge¬ schützt ist. Dieses Platinstück ist - ähnlich wie bei dem Beispiel gemäß der weiter vorn genannten US-PS 4 540 910 - mit einer auf lat¬ tierten Zwischenschicht versehen; diese Zwischenschicht besteht da¬ bei aus einem Material, das die gleiche oder annähernd gleiche hohe Temperaturfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeausdehnungs¬ charakteristik besitzt wie die Mittelelektrode selbst; gemäß einem Unteranspruch besteht diese Zwischenschicht aus einer Nickel-Ba¬ sis-Legierung, aus der die Mittelelektrode selbst auch bestehen kann. Diese Zwischenschicht ist mit der Mittelelektrode durch Schweißen, insbesondere durch Widerstandsschweißen verbunden. Bei Einsatz derartiger Zündkerzen in Brennkraftmaschinen hat sich auch gezeigt, daß die Befestigung der Platinstücke auf den Elektroden nicht befriedigte.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Her¬ stellen einer Zündkerze zu entwickeln, wodurch eine Verbesserung der Verbindung von Metallelektrode und verschleißfester Metallauflage erzielt wird und daß kostengünstiger ausgeübt werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das Verfahren zum Her¬ stellen von Zündkerzen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt¬ anspruchs gelöst. Dieses Verfahren zum Verbinden von Metallelektrode und verschleißfester Metallauflage ist deshalb so einfach, weil es nur ein einziges Metallstück und nicht noch ein zweites aufzuplat¬ tierendes Metallstück für die verschleißfeste Metallauflage auf die Metallelektrode erfordert. Das Verfahren ist darüber hinaus problem¬ los für eine Großserienfertigung geeignet und stellt sicher, daß die auf den Metallelektroden aufgebrachten verschleißfesten Metallauf¬ lagen bei allen vorkommenden Betriebszuständen in Brennkraftmaschi¬ nen bei hoher Lebensdauer gehalten werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündkerze möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch den brennraumseitigen Be¬ reich einer Zündkerze in vergrößerter Darstelung, Figur 2 den teil¬ weise im Längsschnitt dargestellten brennraumseitigen Bereich der Mittelelektrode gemäß Figur 1 in weiter vergrößerter Darstellung (Vorstadium: Metallstück noch nicht mit Mittelelektrode verbunden) und Figur 3 eine Darstellung ähnlich der Darstellung gemäß Figur 2 (Metallstück über Legierungszone mit Mittelelektrode verbunden) .
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
Der in Figur 1 dargestellte zundseitige Abschnitt einer Zündkerze 10 hat einen sich anschlußseitig anschließenden Abschnitt, der der Zündkerze gemäß der DE-OS 22 45 404 = US-PS 3 909 459 im wesent¬ lichen entspricht. Der zundseitige Endbereich des Metallgehäuses ist mit 11 bezeichnet und die Längsbohrung dieses Metallgehauses 11 trägt das Bezugszeichen 12. Innerhalb dieser Längsbohrung 12 des Me¬ tallgehauses 11 ist der Isolierkörper 13 angeorndet, dessen brenn- raumseitige Stirnfläche 14 mit der brennraumseitigen Stirnfläche 15 des Metallgeh uses 11 im wesentlichen bündig abschließt. Der Iso¬ lierkörper 13 ist auf seiner Umfangsfläche mit einem ringförmigen Pumpraum 16 versehen, der sich im wesentlichen der Stirnfläche 14 des Isolierkörpers 13 anschließt und über einen Ringspalt 17 mit dem nicht besonders dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Der Pumpraum" 16 sorgt dafür, daß sich in der Ebene der Stirnfläche 14 des Isolierkörpers 13 zwischen dem Isolierkörper 13 und dem Metallgehäuse 11 keine leitfähige Brücke aus Ablagerungen bildet; dieses Freihalten des Ringspaltes 17 erfolgt dadurch, daß im Pumpraum 16 befindliches Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch (nicht dar¬ gestellt) im Zündzeitpunkt ausdehnt, durch den Ringspalt 17 bläst und damit etwaige Ablagerungen beseitigt. Der Isolierkörper 13 weist eine Längsbohrung 18 auf, in welcher eine erste Metallelektrode 19 entlanggeführt ist und die brennrau seits die Stirnfläche 14 des Isolierkörpers 13 überragt; diese Metallelektrode 19 kann aber auch bündig mit der Stirnfläche 14 des Isolierkörpers 13 abschließen, aber auch gegebenenfalls weiter aus der Längsbohrung 18 des Isolier¬ körpers 13 hervorstehen. Diese erste Metallelektrode 19 verläuft üb¬ licherweise in der Längsachse der Zündkerze 10 und wird zumeist als Mittelelektrode bezeichnet. Der zum Brennraum weisende freie Endab¬ schnitt der ersten Metallelektrode 19 ist mit einer Metallauflage 20 aus einem Material hoher Verschleißfestigkeit (Edelmetall) versehen, das bevorzugt aus Platin oder einer Platinlegierung besteht. Diese mit einer Metallauflage 20 versehene erste Metallelektrode 19 steht mit Abstand - der sogenannten Luftfunkenstrecke 21 - dem freien End¬ abschnitt einer zweiten Metallelektrode 22 gegenüber, welche bevor¬ zugter Weise ebenfalls mit einer Metallauflage 20A aus einem Mate¬ rial hoher Verschleißfestigkeit versehen ist. Diese zweite Metall- elektrode 22 ist üblicherweise am brennraumseitigen Endabschnitt des Metallgeh uses 11 befestigt (z.B. durch Schweißen) und elektrisch mit Masse verbunden und stellt demzufolge dann die sogenannte Masse¬ elektrode dar. Bei der in Figur 1 dargestellten Zündkerze 10 ist die zweite Metallelektrode 22 hakenförmig ausgebildet und hat im Bereich ihrer Metallauflage 20A einen geringeren Querschnitt als in demjeni¬ gen Bereich, wo sie mit dem Metallgehäuse 11 verbunden ist. Infolge dieser Gestaltung der zweiten Metallelektrode 22 wird die bei Be¬ trieb der Zündkerze 10 von dieser zweiten Metallelektrode 22 aufge¬ nommene Wärme schnell an das Metallgehäuse 11 abgegeben, und zwar an denjenigen Bereich, der auch das Einschraubgewinde 11A trägt und der die Wärme schnell an den Motorblock abgibt. Die sich auf die Metall¬ auflagen 20, 20A beziehende Erfindung ist jedoch nicht auf eine vor¬ stehend beschriebene Zündkerze 10 beschränkt, die sowohl eine Luft¬ funkenstrecke 21 als gleichzeitig auch eine kombinierte Gleitfun- ken-Luftfunken-Strecke (14, 17, 11) besitzt, sondern ist für alle Zündkerzen geeignet, die mindestens eine Metallelektrode aufweisen.
In den Figuren 2 und 3 ist am Beispiel der ersten Metallelektrode 19, der sogenannten Mittelelektrode, aufgezeigt, nach welchem Ver¬ fahren die Metallauflage 20 aus einem Edelmetall auf die brennraum- seitige Stirnfläche 23 aufgebracht wird; im vorliegenden Beispiel wird als Material hoher Verschleißfestigkeit Platin verwendet. Die Mittelelektrode 19 besteht im vorliegenden Beispiel und auch übli¬ cherweise aus einer Nickellegierung und hat einen Durchmesser d im Bereich von 0,8 - 2,5 mm, bevorzugterweise jedoch zwischen 1 und 1,3 mm. Die zur Funkenstrecke 21 gerichtete Stirnfläche 23 wird mit einem Metallstück 24 belegt, das aus dem Material hoher Verschleißfestigkeit, also aus Platin oder einer Platinlegierung besteht und eine Dicke s von 0,3 mm hat; die Dicke s dieses Metall- stückes 24 liegt zwischen 0,2 und 0,5 mm, bevorzugt jedoch zwischen 0,25 und 0,35 mm. Das Metallstück 24 hat dabei einen Durchmesser, der im wesentlichen dem Durchmesser d der Mittelelektrode 19 ent¬ spricht; je nach Anwendungsfall kann der Durchmesser dieses Metall¬ stückes 24 aber auch geringfügig kleiner oder auch etwas größer sein als der Durchmesser d der Mittelelektrode 19. Die der Luftfunken¬ strecke 21 zugewendete Oberseite des Metallstückes 24 ist mit 25 be¬ zeichnet. Anstelle eines derartigen scheibenförmigen Metallstückes 24 kann aber auch ein tropfen- kugel- oder kappenartiges Metall¬ stück auf der Stirnfläche 23 angeordnet werden, gegebenenfalls auch auf einer angerauhten, gerieften oder mit einer oder mehreren Ver¬ tiefungen (nicht dargestellt) versehenen Stirnfläche 23; zur Vermin¬ derung von ScherSpannungen ist besonders eine flache kalottenformige Vertiefung geeignet. Auf die Oberseite 25 des Metallstückes 24 wer¬ den anschließend Laserstrahlen L derart gerichtet, so daß sie im wesentlichen parallel zur gedachten Mittellinie M der ersten Metall¬ elektrode 19 verlaufen, und derart bemessen, so daß sich im Bereich der Unterseite 26 des Metallstückes 24 und der Stirnfläche 23 der Mittelelektrode 19 eine Legierungszone 27 bildet. Diese Legierungs- zone 27 dringt jedoch nicht bis in die zur Funkenstrecke 21 weisende verschleißfeste Schicht 28 aus Platin bzw. einer Platinlegierung. Diese Legierungszone 27 ist infolge dieses Verbindungsverfahrens derart aufgebaut, daß der zur Metallelektrode 19 weisende Schicht- förmige Bereich 29 allein aus dem Material der Mittelelektrode 19, also aus einer Nickellegierung besteht, daß der Anteil des Materials dieser Mittelelektrode 19 innerhalb der Legierungszone 27 in Rich¬ tung auf ihren zur verschleißfesten Schicht 28 weisenden schichtför- migen Bereich 30 tendenziell kontinuierlich geringer wird so daß im zur verschleißfesten Schicht 28 weisenden schichtförmigen Bereich 30 kein Material der Mittelelektrode 19 mehr enthalten ist. Die Dicke einer solchen Legierungszone 27 liegt zwischen 50 und 200 um, bevorzugt zwischen 100 und 150 um. Die Legierungszone 27 er¬ streckt sich dabei in bevorzugter Ausführungsform in eine Vertiefung 31, welche sich kegel- oder kalottenförmig in die Mittelelektrode 19 erstreckt; der Tiefstpunkt dieser Vertiefung 31 liegt dabei im Be¬ reich der Mittellinie M der Mittelelektrode 19.
Eine besonders sichere Verbindung zwischen der Metallauflage 20 und der Metallelektrode 19 ist dann zu erzielen, wenn die Mittelelek¬ trode 19 anläßlich des Verbindungsverfahrens eine Drehbewegung R um ihre Mittellinie M macht; wird die Metallelektrode 19 bei Anwendung des Verfahrens um ihre Mittellinie M gedreht, so ist es auch mög¬ lich, die Laserstrahlen L schräg auf die Oberseite 25 des Metall¬ stückes 24 zu richten und damit eine günstigere Legierungszone 27 zu erhalten. Bevorzugterweise werden gepulste Laserstrahlen bei diesem Verfahren angewendet; Anwendung können aber auch oszillierende La¬ serstrahlen finden. - Aufgrund dieses Aufbaus einer Legierungszone 27 wird das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten des Materials der Metallelektrode 19 und der Metallauflage 20 kompensiert und infolge¬ dessen ein Abfallen der Metallauflage 20 von der Metallelektrode 19 verhindert. Bei einigen Anwendungs llen ist es auch von Vorteil, wenn das verwendete Metallstück 24 einen größeren Durchmesser hat als die Metallelektrode 19, gegebenenfalls kann der sich der Stirn¬ fläche 23 der Metallelektrode 19 anschließende Mantelbereich kegel- stumpfförmig oder als Absatz ausgebildet sein, wodurch sich dann die Metallauflage über einen vorbestimmten Bereich des Mantels der Me¬ tallelektrode 19 mit erstreckt. Die vorstehenden auf die Metallauflage 20 gerichteten Ausführungen gelten entsprechend für die Metallauflage 20A auf der zweiten Me¬ tallelektrode 22 sowie auch für andersartig gestaltete Metallelek¬ troden bzw. Mehrfachelektroden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen, mit wenigstens zwei Metallelektroden, die mit eine Funkenstrecke bildendem Abstand einander gegenüberstehen, insbesondere mit einer von einem Isolierkörper umgebenen Mittelelektrode und mit einer am Metallgehäuse befestigten Masseelektrode, wobei mindestens eine der Metallelektroden auf ihrer zur Funkenstrecke gerichteten Stirnfläche eine aus einem Material hoher Verschleißfestigkeit (Edelmetall) be¬ stehende Metallauflage trägt und zwischen dieser Metallauflage und der Metallelektrode eine Zwischenschicht angeordnet ist, welche Ma¬ terial der Metallelektrode und Material der Metallauflage enthält, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zur Funkenstrecke (21) weisenden Stirnfläche (23) der jeweiligen Metallelektrode (19) ein aus Edelme¬ tall bestehendes Metallstück (24) angeordnet wird, daß anschließend Laserstrahlen (L) auf die zur Funkenstrecke (21) weisende Oberseite (25) des Metallstückes (24) gerichtet werden und demzufolge zwischen der Metallelektrode (19) und dem Metallstück (24) eine Legierungs¬ zone (27) aus dem Material der Metallelektrode (19) und dem Material des Metallstückes (24) derart verschmolzen wird, so daß der zur - ~ -
Metallelektrode (19) weisende schichtförmige Bereich (29) der Legie¬ rungszone (27) allein aus dem Material der Mittelelektrode (19) be¬ steht und daß der Anteil des Materials der Mittelelektrode (19) in¬ nerhalb der Legierungszone (27) in Richtung auf ihren zur ver¬ schleißfesten Schicht (28) weisenden schichtförmigen Bereich (30) tendenziell kontinuierlich geringer wird, so daß im zur verschlei߬ festen Schicht (28) weisenden Bereich (30) der Legierungszone (27) kein Material der Mittelelektrode (19) mehr enthalten ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Metallauflage (20) zu versehende Metallelektrode (19) beim Auftreffen der Laserstrahlen (L) auf das Metallstück (24) eine Dreh¬ bewegung (R) um die senkrecht"zur Stirnfläche (23) der Metallelek¬ trode (19) stehende Mittellinie (M) ausführt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Laserstrahlen (L) im wesentlichen senkrecht zur der Stirnfläche (23) der Metallelektrode (19) ausgerichtet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß sich die Legierungszone (27) bis in eine Vertiefung (31) in der Stirnfläche (23) der Metallelektrode (19) erstreckt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver¬ tiefung (31) im Bereich der Mittellinie (M) der Metallelektrode (19) angeordnet ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Stirnfläche (23) der mit einer Metallauflage (20) zu versehenden Metallelektrode (19) einen Durchmesser (d) im Bereich von 0,8 bis 2,5 mm, bevorzugt von 1 bis 1,3 mm hat.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, ,daß die Dicke (s) des Metallstückes (24) für die Metallauflage (20) auf der Stirn¬ fläche (23) der Metallelektrode (19) zwischen 0,2 und 0,5 mm, bevor¬ zugt zwischen 0,25 und 0,35 mm liegt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Masselelektrode (22) hakenförmig geformt ist, mit einem Endabschnitt am Metallgehäuse (11) festgelegt ist, mit ihrem freien Endabschnitt der Mittelelektrode (19) mit Abstand gegenüber¬ steht und einen Querschnitt hat, der von ihrem freien Endabschnitt in Richtung Metallgehäuse (11) größer wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche", dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Stirnfläche (23) der mit einer Metallauflage (20, 20A) zu versehenden Metallelektrode (19, 22) vor dem Aufbringen der Metallauflage (20, 20A) mit einer Vertiefung (31) ,_bevorzugt mit einer kalottenförmigen Vertiefung versehen wird.
EP19880905703 1987-08-18 1988-07-14 Verfahren zum herstellen einer zündkerze für brennkraftmaschinen Ceased EP0329721A1 (de)

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DE3727526 1987-08-18
DE19873727526 DE3727526A1 (de) 1987-08-18 1987-08-18 Verfahren zum herstellen einer zuendkerze fuer brennkraftmaschinen

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EP0329721A1 true EP0329721A1 (de) 1989-08-30

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