EP0505368B1 - Process for making electrodes for sparking plugs and sparking plug electrodes - Google Patents

Process for making electrodes for sparking plugs and sparking plug electrodes Download PDF

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EP0505368B1
EP0505368B1 EP90916240A EP90916240A EP0505368B1 EP 0505368 B1 EP0505368 B1 EP 0505368B1 EP 90916240 A EP90916240 A EP 90916240A EP 90916240 A EP90916240 A EP 90916240A EP 0505368 B1 EP0505368 B1 EP 0505368B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
erosion
initial part
shell
resistant
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP90916240A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0505368A1 (en
Inventor
Jürgen TREIBER
Rainer Noack
Klaus-Dieter Pohl
Willi Frank
Volker Brendick
Hans Hubert
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP0505368B1 publication Critical patent/EP0505368B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C33/00—Feeding extrusion presses with metal to be extruded ; Loading the dummy block
    • B21C33/004—Composite billet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/22—Making metal-coated products; Making products from two or more metals
    • 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 method for producing spark plug electrodes according to the preamble of the main claim.
  • a method for producing spark plug electrodes is already known from US Pat. No. 2,955,222, in which a composite body, which is composed of three starting parts of different materials, is extruded to form a spark plug center electrode;
  • the composite body has a rivet-shaped, noble metal ignition section which, with its countersunk head and part of its shaft, fills the through hole of a nickel round blank, and a copper round blank of the same diameter is soldered onto the side of the nickel round blank that receives the head of the ignition section.
  • the copper output part then forms the electrode core of high thermal conductivity and the nickel output part forms the corrosion-resistant electrode jacket, from the bottom of the combustion chamber on which the ignition section protrudes in the form of a rod.
  • the ignition section of this center electrode allows good accessibility of the fuel vapor-air mixture to the spark gap of the spark plug, but its attachment to the center electrode is in need of improvement when used for modern high-performance internal combustion engines.
  • JP-PS 49-22 989 discloses a spark plug with a central electrode which has a copper core, a nickel jacket and an ignition tip made of platinum, gold, palladium or the like, the ignition tip material having the core material is in direct contact.
  • This center electrode has been produced by extrusion molding a composite body consisting of three round blanks, the round blank provided for the ignition tip being either of almost the same diameter as the round blanks for the core and for the jacket or having a smaller diameter, so that this round blank is inserted into a through hole can be inserted in the blank.
  • the ignition section made of the noble metal is not reliably attached to the jacket and the core of this center electrode, and the spark plug does not have sufficient emergency running properties in this area if the ignition section is lost.
  • a method for producing spark plug center electrodes by extrusion is known, which is also based on a composite body which has been composed of three starting parts of different materials; the finished electrode has a jacket made of corrosion-resistant material (e.g. nickel alloy), a core encompassed by the jacket made of a material with high thermal conductivity and an ignition section made of noble metal, which is fixed in a blind hole in the bottom of the jacket on the combustion chamber side .
  • the heat-conducting electrode core is separated from the ignition section by a part of the jacket bottom and the heat flow in the electrode is consequently impeded.
  • the production of the composite body of this electrode is also relatively expensive from the point of view of mass production, because the rod-shaped output part for the core must be inserted into the deep blind hole on the connection side and the pin-shaped output part of the ignition section into the blind hole of the jacket output part on the combustion chamber side.
  • a method similar to that described in DE-OS 36 07 243 is also known from DE-OS 34 33 683: Instead of a pin-shaped ignition section output part, a disk-shaped output part is used here.
  • DE-AS 26 14 274 describes a spark plug with electrodes which have a silver core surrounded by a tubular nickel jacket and in which the silver core is exposed on the end face on the combustion chamber side.
  • Such electrodes are functional, but they have a relatively high proportion of silver, which makes these electrodes expensive.
  • the US-PS 2 296 033 shows spark plugs with center and ground electrodes, which have a structure like the electrodes of the aforementioned DE-AS 26 14 274, the combustion chamber-side end faces are additionally provided with welded-on ignition sections made of platinum or platinum alloys .
  • the manufacturing process of such electrodes by hammering and welding is very expensive; in addition, the emergency running properties of such electrodes are poor when the welded-on ignition sections are lost.
  • the invention is based on the object of developing a method for producing long-life spark plug electrodes or electrodes of this type which have a jacket made of the most corrosion-resistant material possible, have a core surrounded by the jacket made of a material with high thermal conductivity, and the core thereof is covered on its end face on the combustion chamber side by a small-volume area of a burn-off-resistant material, the burn-off-resistant area being held securely in the long term and with the stresses in modern high-performance internal combustion engines; the manufacturing process of these electrodes is said to be suitable for economical mass production.
  • a small-volume fourth section of material made of highly erosion-resistant material e.g. platinum or a Pt alloy
  • the erosion-resistant material e.g. silver or a silver alloy
  • these electrodes can also be processed further to ground electrodes.
  • FIG. 1 shows the area of a conventional spark plug 10 on the combustion chamber side:
  • the spark plug housing 11 is provided on the combustion chamber side with a screw thread 12 for the installation of the spark plug 10 in an internal combustion engine.
  • the end face of the spark plug housing 11 on the combustion chamber side is identified by reference number 13.
  • an insulating body 15 protrudes from the indicated longitudinal bore of the spark plug housing 11, which is denoted by reference number 14 and which comprises a central electrode 16 in its axial bore (not shown); the The end face 17 of the center electrode 16 on the combustion chamber side is at a distance from the free end section of a hook-shaped curved ground electrode 18.
  • the end of the ground electrode 18 opposite the free end is fastened to the end face 13 of the spark plug housing 11, e.g. B. by welding.
  • the gap between the end face 17 of the center electrode 16 and the free end section of the ground electrode 18 represents the spark gap 19 of the spark plug 10.
  • spark plugs are also known in which the spark gap is located within the housing longitudinal bore 14.
  • spark plugs of this type mostly hook-shaped, rather straight ground electrodes are used; the straight ground electrodes are also fastened to the spark plug housing 11 and can lie with their free end section on the combustion chamber side at a distance in front of the end face 17 of the center electrode 16, but they can also be aligned such that their free end face 20 radially on the end section on the combustion chamber side of the center electrode 16.
  • the end face 17 of the center electrode 16 and the free end face 20 of the ground electrode 18 face each other at a distance.
  • the position of the spark gap 19 and the design or arrangement of the ground electrode 18, and possibly also the number of ground electrodes on a spark plug, are determined by the requirements and conditions of the internal combustion engine, but are not relevant to the present invention, since the electrodes according to the invention are for everyone these spark plugs can be used advantageously.
  • Extrusion processes for producing spark plug electrodes including those composed of several material areas, are known in principle and have been described in the introduction to the description. Such extrusion processes can be used economically for the mass production of electrodes and have proven themselves well for this purpose. Due to the higher requirements for spark plugs in modern high-performance internal combustion engines and with regard to the requirement for a longer service life, spark plug electrodes are required which meet these requirements.
  • a first method for producing such a center electrode 16 for spark plugs 10 is described with reference to FIGS. 2 to 6.
  • FIG. 2 shows three output parts 31, 32 and 33 for an embodiment of a center electrode 16.
  • the output part 31 is designed as a circular blank, which consists of corrosion-resistant material (for example nickel or nickel alloy) and in the finished center electrode 16 according to FIG 6 whose jacket 31 'is to form.
  • This jacket output part 31 has a sack lock 34, which is arranged in the center of its top 35;
  • the blind hole 34 is preferably conical or truncated cone-shaped, but can also be of a different configuration and, with its smallest diameter, projects close to the underside 36 of the jacket output part 31.
  • the two output parts 31 and 32 described above are then heated in such a way that the output part 32 melts and the sack lock 34 in the jacket output part 31 completely fills.
  • the circular-shaped output part 33 of the center electrode core 33 ' which consists of a material with high thermal conductivity, is then placed on this heated arrangement; copper or a copper alloy is preferably used as the material for this core starting part 33.
  • the core output part 33 has the same diameter as the jacket output part 31 and is provided on its upper side 37 with a coaxial extension 38 for reasons of handling suitable for production; the display of radii or chamfers on the output parts 31 and 33, which can also be used for production-related handling, has been dispensed with.
  • An auxiliary device can be used for the axial alignment and connection of the output parts 31 and 33.
  • the core output part 33 is coaxially connected on its underside 39 to the two other output parts 31 and 32, the melted output part 32 serving as a solder.
  • the jacket output part 31 with the melted and cooled in the blind hole 34 output part 32 of the erosion-resistant area on the one hand and the core output part 33 on the other hand also by welding, for. B. connected by resistance welding.
  • 33 can possibly Coatings (e.g. made of silver) that facilitate the joining process are used on these parts.
  • a layer (not shown) is preferably arranged between the core output part 33 and the burn-resistant area or output part 32 made of silver or a silver alloy, which layer can avoid undesired oxidation in the contact areas and consequently poorer thermal conductivity and even spark plug defects; suitable substances for such a layer are e.g. B. nickel and platinum.
  • a layer can be produced by coating the core starting part 33 with the nickel or platinum or by additionally arranging a foil made of nickel or platinum on the underside 39 of the core starting part 33.
  • the arrangement composed and cooled of the starting parts 31, 32 and 33 results in a composite body which is identified by the reference number 40 (see FIG. 3); this composite body 40 is the starting part for the subsequent extrusion process.
  • a tool 41 for the extrusion of spark plug electrodes 16 is shown in principle in FIG.
  • This extrusion tool 41 has a die 42 which has a receiving bore 43 for the electrode output parts 31, 32, 33 or the composite body 40; this receiving bore 43 merges coaxially into a sloping shoulder 44 with a reduced diameter and then into the extrusion opening 45.
  • the extrusion opening 45 then then merges into a bore 47 via a shoulder 46 which increases in diameter.
  • the diameter of the receiving bore 43 is dimensioned such that the output parts 31 and 33 or the composite body 40 come to rest with their peripheral surfaces on the wall of the receiving bore 43; the diameter of the extrusion opening 45 of the tool 41 corresponds to the diameter of the shaft 48 of the center electrode 30 (see FIG. 6).
  • the output parts 31, 32, 33 or the composite body 40 are first correspondingly from above inserted, with the jacket output part 31 facing the extrusion opening 45, and then an extrusion die 49 is guided in a known manner; the extrusion die 49 is then pressurized and presses the output parts 31, 32, 33 or the composite body 40 partially through the extrusion opening 45; only one head section remains above the extrusion opening 45.
  • a tubular jacket 31 'made of corrosion-resistant material has formed from the output part 31, a burnout-resistant area 32, which is bounded laterally by the jacket 31 and on the combustion chamber side by a jacket bottom 54, has resulted from the output part 32 and from which Starting part 33 was formed a core 33 ', likewise encompassed laterally by the jacket 31', but free on the connection side, from a material of high thermal conductivity;
  • the bottom 54 of the jacket 31 ' is completely or only partially closed.
  • the electrode 16 has its exact length and the largest possible cross-section of the erosion-resistant region 32 'is exposed, the end section of the electrode blank 50 on the combustion chamber side is machined accordingly; the electrode end face 17 is preferably produced by grinding.
  • FIGS. 7 and 8 Another possibility for producing a composite body 60 intended for extrusion can be seen from FIGS. 7 and 8:
  • the starting part 61 for the jacket 31 'of the center electrode 16 according to FIG. 6 is assumed to be a bowl, the round circumference of which is dimensioned such that it fits snugly into the receiving bore of an extrusion tool.
  • This extrusion die essentially has the structure of the extrusion die shown in FIG. 4; the diameter of the receiving bore and the stamp are adapted to the outer diameter of the output part 61.
  • the bottom of the jacket output part 61 is designated by the reference number 63.
  • An output part 64 for the erosion-resistant area 32 ′ of the central electrode 16 according to FIG. 6 is then inserted into the blind hole 62 of the jacket output part 61; this output part 64 is preferably a circular blank with a round circumference, but can also be of another shape, for. B. spherical or rod-shaped. These two output parts 61 and 64 are preferably heated so that the output part 64 melts in the blind hole 62 of the cup-shaped output part 61.
  • a rod-shaped output part 65 for the core 33 ′ of the central electrode 16 is inserted into the free space in the blind hole 62 of the jacket output part 61, which space is not taken up by the melted output part 64;
  • the upper end face 66 of the core output part 65 is preferably flush with the ring-shaped upper side 67 of the jacket output part 61, but may also protrude somewhat beyond the mentioned upper side 67.
  • the core output part 65 can also be inserted into the blind hole 62 above the output part 64 when the output part 64 has not yet been melted.
  • the three output parts 61, 64 and 65 are heated together in such a way that the output part 64 melts for the erosion-resistant area. It is advantageous if, after the melting of the output part 64, pressure is exerted on the core output part 65 with a stamp (not shown). The rod-shaped core output part 65 is held in the jacket output part 61 by the melted output part 64 and / or also as a result of the shrinking of the diameter of the blind hole 62. Otherwise, all of the features described above also apply to these process variants.
  • a further improvement in the electrode properties, in particular an extension of the service life, can be achieved by the additional process measures described below with reference to FIGS. 9 to 12:
  • FIG. 9 as in FIG. 7, the output parts of a center electrode 70 to be pressed (see FIG. 12) are shown.
  • the jacket output part 71 arranged at the bottom corresponds to the jacket output part 31
  • the output part 72 for the erosion-resistant area corresponds to the output part 32
  • the core output part 73 corresponds to the output part 33.
  • a very first small-volume output part 75 inserted for a highly erosion-resistant area 81 of a central electrode according to FIG. 12 this output part 75 is preferably designed as a ball and preferably consists of a platinum metal, an alloy of platinum metals, but can also be composed of platinum metal with another metal.
  • the output part 72 for the erosion-resistant area 82 is then also inserted into the blind hole 74 and this arrangement is then heated until the output part 72 melts.
  • the highly erosion-resistant outlet part 75 which has a higher melting point, will be arranged at the lowest point 76 of the blind hole 74 in the jacket outlet part 71; it is advantageous if the area of the lowest point 76 in the jacket output part 71 is shaped such that the spherical surface of the output part 75 for the highly erosion-resistant area 81 lies flat.
  • the size of the output part 72 for the erosion-resistant area 82 is to be dimensioned such that it fills the blind hole 74 flush after melting.
  • the core output part 73 is then also attached to this arrangement with the aid of an auxiliary device, not shown, as in the first exemplary embodiment (see FIG. 3).
  • the resulting composite body 77 is shown in FIG. 10.
  • this composite body 77 has the appearance of the electrode blank 79 shown in FIG. 11.
  • the electrode blank 79 - like the blank according to FIG. 5 - has a jacket bottom 80 which is more or less closed on the combustion chamber side , which is then followed by the small-volume region 81 of the highly erosion-resistant material (e.g. platinum), then an area 82 of erosion-resistant material (e.g. silver) and then the core 83 (e.g. copper).
  • the highly erosion-resistant material e.g. platinum
  • the core 83 e.g. copper
  • this highly erosion-resistant area 81 is extremely small, such an electrode 70 would still have emergency running properties over many kilometers even if this area 81 were worn.
  • the jacket of this electrode is designated by the reference number 84 and the end face on the combustion chamber side by the reference number 85.
  • such a center electrode 70 which is composed of four material areas, can in principle also be produced according to FIG. 12 using the method shown in FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 13 it is shown that the jacket output part 90 is again cup-shaped in this method, that the Core output part 91 is again designed as a rod and that the output part 92 for the erosion-resistant area 82 is again cylindrical or of another configuration (e.g. spherical).
  • the output part 93 for the highly erosion-resistant area 81 there is also an output part 93 for the highly erosion-resistant area 81; this additional output part 93 is first put into the blind hole 94 of the jacket output part 90 when the output parts are assembled.
  • the inside of the bottom 95 of the jacket starting part 90 is provided with a centrally arranged, conical recess 96 and the starting part 93 for the highly erosion-resistant area 81 is designed as a ball; due to this design of the bottom 95 of the jacket output part 90 and the output part 93, the latter can be kept particularly small.
  • the further processing of the listed starting parts 90 to 93 takes place in accordance with the method steps which have already been described for the exemplary embodiments according to FIGS. 7 and 8.
  • the composite body 97 resulting from this method is shown in FIG. 14 and is extruded and processed in the same manner as is described in the above exemplary embodiments; what has been said in the preceding exemplary embodiments about the materials used applies accordingly to this exemplary embodiment.
  • the combustion chamber-side section can the central electrodes 16, 70 are made smaller in diameter than their shafts 100, 100 ';
  • the center electrode region concerned is shown in this way using a center electrode 70 according to FIG.
  • the jacket of this center electrode 70 ' is 84', the core 83 ', the erosion-resistant area 82' and the highly erosion-resistant area designated 81 '.
  • the shaft 100 of this center electrode 70 ' has the diameter produced by the extrusion method described, while the cylindrical end section 101 on the combustion chamber side has a reduced diameter.
  • the diameter of the shaft 100 can be approximately 2.7 millimeters and the diameter of the end section 101 on the combustion chamber side can be approximately 1.2 millimeters.
  • the diameter of the highly erosion-resistant area 81 ' can be 0.8 millimeters, its thickness 0.35 millimeters.
  • the area 82 'of erosion-resistant material following the area 81' can extend in the axial direction over a length of approximately 2 to 4 millimeters.
  • the region 102 adjoining the combustion chamber-side end section 101, which is arranged in the fully assembled spark plug 10 in the combustion chamber-side end section of the insulating body 15, is provided with a diameter which is slightly smaller than the diameter of the center electrode shaft 100 ; this measure, known per se, prevents the insulating body 15 from being broken up when the warm spark plug 10 is in operation due to the thermal expansion of the central electrode 70 '.
  • FIG. 16 alternatively shows a center electrode 70 ′′, the structure of which corresponds to the center electrode 70 ′ and its transition surface 105, however, runs directly and continuously, preferably frustoconically, from the end face 103 'on the combustion chamber side to the adjoining region 102'.
  • the shaft of this electrode 70 is identified by the reference number 100 '.
  • the areas 101 and 102 or 101 'and 102' with reduced diameter are produced by known round hammering; in the case of such center electrodes 70 ', 70 ", the end faces 103, 103' on the combustion chamber side are expediently ground only after the relevant areas 101, 102 or 101 'and 102' have been hammered out.
  • FIGS. 17 and 18 show an electrode blank 110 for a ground electrode 18 or 18 'according to FIGS. 19 or 20, which was created by extruding a composite body according to one of FIGS. 3, 8, 10 or 14, then in FIG The area of the shaft 111 was additionally provided with a cross section corresponding to FIG. 18 by flat stamping. To complete the ground electrode 18 or 18 ', as shown in FIGS.
  • the head 112 and, in most spark plug types, the free end section 113 is separated from the electrode blank 110 in such a way that the Electrode 18, 18 'receives its required length and the burn-resistant area 115 (FIG. 19) or the highly burn-resistant area 116 (FIG. 20) is exposed on its end face 114, 114' on the combustion chamber side.
  • the method step "bending" is to be provided, which is to be carried out either for the individual part ground electrode 18, 18' or only when the ground electrode 18, 18 'is already on the end face 13 of the spark plug housing 11 was attached.
  • the hook-shaped curved ground electrode 18 which partially or completely protrudes the end face 17 of the center electrode 16
  • at least one area of the ground electrode facing the center electrode end face 17 can also be used 18, 18 'are freed from the jacket 117, 117' in order to expose the erosion-resistant area 115, 115 'and / or the highly erosion-resistant area 116 (not shown); the exposure of these areas 115, 115 ', 116 can e.g. B. also be done by grinding or milling.
  • the jacket of the pig electrode 18 or 18 ' is identified by 117 or 117' and the core by 118 or 118 '.
  • the electrodes according to the invention withstand the heavy loads in modern high-performance internal combustion engines and can be economically manufactured in known and proven mass production facilities.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a process for making a long-lasting, sturdy sparking plug for internal combustion engines. The sparking plug electrode (16) of the invention consists of several components: one for a corrosion resistant casing (31'), one for a highly heat-conductive core (33') and one for a burning resistant region (32'). These components are extruded together to produce an electrode blank which is shaped to form the central electrode (16) by machining its head (51) and its region on the combustion chamber side. Particularly heavily loaded electrodes are given a fourth component to be extruded with the others, consisting of highly burning resistant material and arranged in front of the burning resistant region (32') on the combustion chamber side. The electrode (16) is usable as the central electrode (16) and possibly also as an earth electrode after undergoing a stamping and bending process.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Zündkerzen-Elektroden nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein derartiges Verfahren aus der US-PS 2 955 222 bekannt, bei dem ein Verbundkörper, der sich aus drei Ausgangsteilen verschiedenen Materials zusammensetzt, durch Fließpressen zu einer Zündkerzen-Mittelelektrode geformt wird; der Verbundkörper hat einen nietförmigen, aus Edelmetall bestehenden Zündabschnitt, welcher mit seinem Senkkopf und einem Teil seines Schaftes die Durchgangsbohrung einer Ronde aus Nickel ausfüllt und wobei auf der den Kopf des Zündabschnitts aufnehmenden Seite der Nickel-Ronde eine Kupfer-Ronde gleichen Durchmessers aufgelötet ist. Nach dem Fließpressen bildet dann das Kupfer-Ausgangsteil den Elektroden-Kern hoher thermischer Leitfähigkeit und das Nickel-Ausgangsteil den korrosionsbeständigen Elektroden-Mantel, aus dessen brennraumseitigen Boden der Zündabschnitt stabförmig hervorragt. Der Zündabschnitt dieser Mittelelektrode erlaubt zwar eine gute Zugänglichkeit des Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches zur Funkenstrecke der Zündkerze, seine Befestigung an der Mittelelektrode ist beim Einsatz für moderne Hochleistungsbrennkraftmaschinen jedoch verbesserungsbedürftig.The invention relates to a method for producing spark plug electrodes according to the preamble of the main claim. Such a method is already known from US Pat. No. 2,955,222, in which a composite body, which is composed of three starting parts of different materials, is extruded to form a spark plug center electrode; The composite body has a rivet-shaped, noble metal ignition section which, with its countersunk head and part of its shaft, fills the through hole of a nickel round blank, and a copper round blank of the same diameter is soldered onto the side of the nickel round blank that receives the head of the ignition section. After the extrusion, the copper output part then forms the electrode core of high thermal conductivity and the nickel output part forms the corrosion-resistant electrode jacket, from the bottom of the combustion chamber on which the ignition section protrudes in the form of a rod. The ignition section of this center electrode allows good accessibility of the fuel vapor-air mixture to the spark gap of the spark plug, but its attachment to the center electrode is in need of improvement when used for modern high-performance internal combustion engines.

Die JP-PS 49-22 989 offenbart eine Zündkerze mit einer Mittelelektrode, die einen Kupfer-Kern, einen Nickel-Mantel und eine Zündspitze aus Platin, Gold, Palladium o. ä. hat, wobei das Zündspitzen-Material mit dem Kern-Material direkt in Kontakt steht. Diese Mittelelektrode ist durch Fließpressen eines aus drei Ronden bestehenden Verbundkörpers hergestellt worden, wobei die für die Zündspitze vorgesehene Ronde entweder von nahezu gleichem Durchmesser ist wie die Ronden für den Kern und für den Mantel oder einen kleineren Durchmesser besitzt, so daß diese Ronde in ein Durchgangsloch in der Mantel-Ronde eingebracht werden kann. Der Zündabschnitt aus dem Edelmetall ist am Mantel und am Kern dieser Mittelelektrode jedoch nicht zuverlässig befestigt und die Zündkerze hat bei Verlust des Zündabschnitts in diesem Bereich keine ausreichenden Notlaufeigenschaften.JP-PS 49-22 989 discloses a spark plug with a central electrode which has a copper core, a nickel jacket and an ignition tip made of platinum, gold, palladium or the like, the ignition tip material having the core material is in direct contact. This center electrode has been produced by extrusion molding a composite body consisting of three round blanks, the round blank provided for the ignition tip being either of almost the same diameter as the round blanks for the core and for the jacket or having a smaller diameter, so that this round blank is inserted into a through hole can be inserted in the blank. However, the ignition section made of the noble metal is not reliably attached to the jacket and the core of this center electrode, and the spark plug does not have sufficient emergency running properties in this area if the ignition section is lost.

Aus der DE-OS 36 07 243 ist ein Verfahren zum Herstellen von Zündkerzen-Mittelelektroden durch Fließpressen bekannt, bei dem auch von einem Verbundkörper ausgegangen wird, der aus drei Ausgangsteilen verschiedenen Materials zusammengesetzt worden ist; die fertige Elektrode hat dabei einen Mantel aus korrosionsbeständigem Material (z. B. Nickel-Legierung), einen von dem Mantel umfaßten Kern aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeit und einen aus Edelmetall bestehenden Zündabschnitt, der in einem Sackloch im brennraumseitigen Boden des Mantels festgelegt ist. Bei dieser Elektrode ist jedoch der Wärme gut leitende Elektroden-Kern von dem Zündabschnitt durch einen Teil des Mantel-Bodens getrennt und der Wärmefluß in der Elektrode demzufolge behindert. Die Herstellung des Verbundkörpers dieser Elektrode ist darüber hinaus aus der Sicht einer Massenfertigung relativ aufwendig, und zwar, weil das stabförmige Ausgangsteil für den Kern in das anschlußseitige tiefe Sackloch und das stiftförmige Ausgangsteil des Zündabschnitts in das brennraumseitige Sackloch des Mantel-Ausgangsteils eingefügt werden müssen.From DE-OS 36 07 243 a method for producing spark plug center electrodes by extrusion is known, which is also based on a composite body which has been composed of three starting parts of different materials; the finished electrode has a jacket made of corrosion-resistant material (e.g. nickel alloy), a core encompassed by the jacket made of a material with high thermal conductivity and an ignition section made of noble metal, which is fixed in a blind hole in the bottom of the jacket on the combustion chamber side . In this electrode, however, the heat-conducting electrode core is separated from the ignition section by a part of the jacket bottom and the heat flow in the electrode is consequently impeded. The production of the composite body of this electrode is also relatively expensive from the point of view of mass production, because the rod-shaped output part for the core must be inserted into the deep blind hole on the connection side and the pin-shaped output part of the ignition section into the blind hole of the jacket output part on the combustion chamber side.

Ein ähnliches Verfahren wie in der vorstehend beschriebenen DE-OS 36 07 243 ist auch aus der DE-OS 34 33 683 bekannt: Anstelle eines stiftförmigen Zündabschnitt-Ausgangsteils findet hier ein scheibenförmiges Ausgangsteil Verwendung.A method similar to that described in DE-OS 36 07 243 is also known from DE-OS 34 33 683: Instead of a pin-shaped ignition section output part, a disk-shaped output part is used here.

In der DE-AS 26 14 274 ist eine Zündkerze mit Elektroden beschrieben, die einen von einem rohrförmigen Nickel-Mantel umgebenen Silber-Kern haben und bei denen an der brennraumseitigen Stirnfläche der Silber-Kern freiliegt. Funktionell sind derartige Elektroden brauchbar, jedoch haben sie einen relativ hohen Anteil an Silber, der diese Elektroden teuer macht.DE-AS 26 14 274 describes a spark plug with electrodes which have a silver core surrounded by a tubular nickel jacket and in which the silver core is exposed on the end face on the combustion chamber side. Such electrodes are functional, but they have a relatively high proportion of silver, which makes these electrodes expensive.

Die US-PS 2 296 033 zeigt Zündkerzen mit Mittel- und Masseelektroden, welche einen Aufbau wie die Elektroden der vorstehend genannten DE-AS 26 14 274 aufweisen, deren brennraumseitige Stirnseiten zusätzlich aber auch noch mit aufgeschweißten Zündabschnitten aus Platin oder Platin-Legierungen versehen sind. Der Herstellprozeß derartiger Elektroden durch Hämmern und Schweißen ist jedoch sehr aufwendig; außerdem sind die Notlaufeigenschaften derartiger Elektroden bei Verlust der aufgeschweißten Zündabschnitte schlecht.The US-PS 2 296 033 shows spark plugs with center and ground electrodes, which have a structure like the electrodes of the aforementioned DE-AS 26 14 274, the combustion chamber-side end faces are additionally provided with welded-on ignition sections made of platinum or platinum alloys . The manufacturing process of such electrodes by hammering and welding is very expensive; in addition, the emergency running properties of such electrodes are poor when the welded-on ignition sections are lost.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von langlebigen Zündkerzen-Elektroden bzw. derartige Elektroden zu entwickeln, die einen Mantel aus einem möglichst korrosionsbeständigen Material besitzen, einen von dem Mantel umgebenen Kern aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeit haben und deren Kern an seiner brennraumseitigen Stirnfläche von einem kleinvolumigen Bereich eines abbrandbeständigen Materials bedeckt wird, wobei der abbrandbeständige Bereich auf Dauer sicher und bei den Beanspruchungen in modernen Hochleistungsbrennkraftmaschinen festgehalten wird; der Herstellungsprozeß dieser Elektroden soll sich für eine wirtschaftliche Massenproduktion eignen.In contrast, the invention is based on the object of developing a method for producing long-life spark plug electrodes or electrodes of this type which have a jacket made of the most corrosion-resistant material possible, have a core surrounded by the jacket made of a material with high thermal conductivity, and the core thereof is covered on its end face on the combustion chamber side by a small-volume area of a burn-off-resistant material, the burn-off-resistant area being held securely in the long term and with the stresses in modern high-performance internal combustion engines; the manufacturing process of these electrodes is said to be suitable for economical mass production.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the features listed in the characterizing part of claim 1.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens bzw. derartiger Elektroden möglich.The measures listed in the subclaims permit advantageous developments and improvements of the method specified in the main claim or of such electrodes.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Zündabschnitt ein kleinvolumiger vierter Stoffabschnitt aus hochabbrandbeständigem Material (z. B. Platin oder eine Pt-Legierung) brennraumseits vor dem abbrandbeständigen Material (z. B. Silber oder eine Silber-Legierung) angeordnet wird; selbst bei Verschleiß des hochabbrandbeständigen Materials nach langer Lebensdauer hat die Zündkerze dann aufgrund des sich anschließenden abbrandfesten Materials noch Notlaufeigenschaften über viele Kilometer. Durch Reduzieren des brennraumseitigen Endabschnitts der Elektrode kann die Gemischzugänglichkeit der Funkenstrecke der Zündkerze verbessert werden.It is particularly advantageous if, as the ignition section, a small-volume fourth section of material made of highly erosion-resistant material (e.g. platinum or a Pt alloy) is arranged on the combustion chamber side in front of the erosion-resistant material (e.g. silver or a silver alloy); Even if the highly erosion-resistant material wears out after a long service life, the spark plug still has emergency running properties over many kilometers due to the subsequent erosion-resistant material. The mixture accessibility of the spark gap of the spark plug can be improved by reducing the end section of the electrode on the combustion chamber side.

Durch Flachprägen, gegebenenfalls durch zusätzliches Biegen in Hakenform können diese Elektroden auch zu Masseelektroden weiter verarbeitet werden.By flat stamping, if necessary by additional bending in the form of a hook, these electrodes can also be processed further to ground electrodes.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

  • Figur 1 die Seitenansicht des brennraumseitigen Bereiches einer Zündkerze in vergrößerter Darstellung,
  • Figur 2 eine erste Ausführungsform von drei vergrößert und in Seitenansicht dargestellten Ausgangsteilen für eine erfindungsgemäße Zündkerzen-Mittelelektrode,
  • Figur 3 einen Längsschnitt durch einen Verbundkörper, der aus den in Figur 2 gezeigten drei Ausgangsteilen zusammengesetzt ist,
  • Figur 4 einen Vertikalschnitt durch ein prinzipiell dargestelltes Fließpreßwerkzeug mit eingelegtem Verbundkörper gemäß Figur 3,
  • Figur 5 einen Längsschnitt durch einen aus dem Verbundkörper gemäß Figur 3 fließgepreßten Mittelelektroden-Rohling, an den nachträglich kopfseits schon ein Bund und radiale Verankerungsansätze angeformt wurden,
  • Figur 6 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße, aus drei Ausgangsteilen geformte Mittelelektrode mit brennraumseits freigelegtem Bereich aus abbrandfestem Material,
  • Figur 7 eine zweite Ausführungsform von drei vergrößert und in Seitenansicht dargestellten Ausgangsteilen für eine erfindungsgemäße Zündkerzen-Mittelelektrode,
  • Figur 8 einen Längsschnitt durch den Verbundkörper, der aus den in Figur 7 gezeigten Ausgangsteilen zusammengesetzt ist,
  • Figur 9 eine erste Ausführungsform von vier vergrößert und in Seitenansicht dargestellten Ausgangsteilen für eine erfindungsgemäße Zündkerzen-Mittelelektrode,
  • Figur 10 einen Längsschnitt durch einen Verbundkörper, der aus den in Figur 9 gezeigten vier Ausgangsteilen zusammengesetzt ist,
  • Figur 11 einen Längsschnitt durch einen aus dem Verbundkörper gemäß Figur 10 fließgepreßten Mittelelektroden-Rohrling, an den nachträglich kopfseits schon ein Bund und radiale Verankerungsansätze angeformt wurden,
  • Figur 12 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße, aus vier Ausgangsteilen geformte Mittelelektrode mit brennraumseits freigelegtem Bereich eines hochabbrandbeständigen Materials,
  • Figur 13 eine zweite Ausführungsform von vier vergrößert und in Seitenansicht dargestellten Ausgangsteilen für eine erfindungsgemäße Zündkerzen-Mittelelektrode,
  • Figur 14 einen Längsschnitt durch den Verbundkörper, der aus den in Figur 13 gezeigten Ausgangsteilen zusammengesetzt ist,
  • Figur 15 einen Teilschnitt durch den brennraumseitigen, weiter vergrößert dargestellten Bereich einer Mittelelektrode gemäß der Figur 12, wobei zusätzlich der brennraumseitige Endabschnitt im Durchmesser reduziert und zylinderförmig ausgebildet wurde,
  • Figur 16 einen brennraumseitigen, ebenfalls weiter vergrößert dargestellten Bereich einer Mittelelektrode gemäß der Figur 12, wobei zusätzlich der brennraumseitige Endabschnitt als Kegelstumpf ausgebildet wurde, der sich zur Elektroden-Stirnfläche hin verjüngt,
  • Figur 17 einen vergrößert dargestellten Masseelektroden-Rohling, der durch Flachprägen eines sich aus drei bzw. vier Ausgangsteilen zusammengesetzten Mittelelektroden-Rohlings hergestellt ist,
  • Figur 18 den Querschnitt durch den Masseelektroden-Rohling gemäß der Figur 17 nach der Linie M/M,
  • Figur 19 einen Längsschnitt durch eine abgelängte, am Zündkerzen-Gehäuse zu befestigende Masseelektrode, welche aus drei Ausgangsteilen gefertigt wurde und gegebenenfalls noch hakenförmig o. ä. gebogen werden kann, und
  • Figur 20 einen Längsschnitt durch eine abgelängte, am Zündkerzen-Gehäuse zu befestigende Masseelektrode, welche aus vier Ausgangsteilen geformt wurde und gegebenenfalls noch hakenförmig o. ä. gebogen werden kann.
Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it
  • FIG. 1 shows a side view of the area of a spark plug on the combustion chamber side in an enlarged view,
  • FIG. 2 shows a first embodiment of three output parts, enlarged and shown in side view, for a spark plug center electrode according to the invention,
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a composite body, which is composed of the three starting parts shown in FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a vertical section through an extrusion tool, shown in principle, with an inserted composite body according to FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through a center electrode blank extruded from the composite body according to FIG. 3, onto which a collar and radial anchoring approaches have already been molded on the head side.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through the center electrode according to the invention, formed from three starting parts, with an area made of burn-resistant material exposed on the combustion chamber side,
  • FIG. 7 shows a second embodiment of three output parts for a spark plug center electrode according to the invention, enlarged and shown in side view,
  • FIG. 8 shows a longitudinal section through the composite body, which is composed of the starting parts shown in FIG. 7,
  • FIG. 9 shows a first embodiment of four output parts for a spark plug center electrode according to the invention, enlarged and shown in side view,
  • FIG. 10 shows a longitudinal section through a composite body, which is composed of the four starting parts shown in FIG. 9,
  • FIG. 11 shows a longitudinal section through a center electrode tube which is extruded from the composite body according to FIG. 10 and onto which a collar and radial anchoring projections have already been molded on the head side.
  • FIG. 12 shows a longitudinal section through a central electrode according to the invention, formed from four starting parts, with an area of a highly erosion-resistant material exposed on the combustion chamber side,
  • FIG. 13 shows a second embodiment of four enlarged output parts for a spark plug center electrode according to the invention, shown in side view,
  • FIG. 14 shows a longitudinal section through the composite body, which is composed of the starting parts shown in FIG. 13,
  • FIG. 15 shows a partial section through the region of a central electrode on the combustion chamber side, shown further enlarged, according to FIG FIG. 12, the diameter of the end section on the combustion chamber side also being reduced and of cylindrical design,
  • FIG. 16 shows a region of a center electrode according to FIG. 12, which is also shown in a further enlarged manner, the end section on the combustion chamber side additionally being designed as a truncated cone which tapers towards the end face of the electrode,
  • FIG. 17 shows a ground electrode blank, shown enlarged, which is produced by flat stamping a center electrode blank composed of three or four starting parts,
  • 18 shows the cross section through the ground electrode blank according to FIG. 17 along the line M / M,
  • FIG. 19 shows a longitudinal section through a ground electrode which is cut to length and which is to be fastened to the spark plug housing and which was produced from three starting parts and, if appropriate, can also be bent in the shape of a hook or the like, and
  • FIG. 20 shows a longitudinal section through a cut-to-length ground electrode to be fastened to the spark plug housing, which was formed from four starting parts and can optionally be bent in a hook-like manner or the like.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der Figur 1 ist der brennraumseitige Bereich einer üblichen Zündkerze 10 dargestellt:FIG. 1 shows the area of a conventional spark plug 10 on the combustion chamber side:

Das Zündkerzen-Gehäuse 11 ist brennraumseits mit einem Einschraubgewinde 12 für den Einbau der Zündkerze 10 in eine Brennkraftmaschine versehen. Die brennraumseitige Stirnfläche des Zündkerzen-Gehäuses 11 ist mit Bezugszahl 13 gekennzeichnet. Aus der angedeuteten, mit Bezugszahl 14 bezeichneten Längsbohrung des Zündkerzen-Gehäuses 11 ragt bei dieser Ausführungsform einer Zündkerze 10 ein Isolierkörger 15 heraus, welcher in seiner nicht dargestellten Axialbohrung eine Mittelelektrode 16 umfaßt; die brennraumseitige Stirnfläche 17 der Mittelektrode 16 steht mit Abstand dem freien Endabschnitt einer hakenförmig gebogenen Masseelektrode 18 gegenüber. Das dem freien Ende entgegengesetzte Ende der Masseelektrode 18 ist an der Stirnfläche 13 des Zündkerzen-Gehäuses 11 befestigt, z. B. durch Schweißen. Der zwischen der Stirnfläche 17 der Mittelelektrode 16 und dem freien Endabschnitt der Masseelektrode 18 befindliche Zwischenraum stellt die Funkenstrecke 19 der Zündkerze 10 dar.The spark plug housing 11 is provided on the combustion chamber side with a screw thread 12 for the installation of the spark plug 10 in an internal combustion engine. The end face of the spark plug housing 11 on the combustion chamber side is identified by reference number 13. In this embodiment of a spark plug 10, an insulating body 15 protrudes from the indicated longitudinal bore of the spark plug housing 11, which is denoted by reference number 14 and which comprises a central electrode 16 in its axial bore (not shown); the The end face 17 of the center electrode 16 on the combustion chamber side is at a distance from the free end section of a hook-shaped curved ground electrode 18. The end of the ground electrode 18 opposite the free end is fastened to the end face 13 of the spark plug housing 11, e.g. B. by welding. The gap between the end face 17 of the center electrode 16 and the free end section of the ground electrode 18 represents the spark gap 19 of the spark plug 10.

Während die vorstehend beschriebene Zündkerze 10 eine brennraumseits vor dem Zündkerzen-Gehäuse 11 angeordnete Funkenstrecke 19 aufweist, sind aber auch Zündkerzen bekannt, bei denen sich die Funkenstrecke innerhalb der Gehäuse-Längsbohrung 14 befindet. Bei derartigen Zündkerzen werden zumeist keine hakenförmigen, sondern gerade Masseelektroden verwendet; die geraden Masseelektroden sind auch am Zündkerzen-Gehäuse 11 befestigt und können mit ihrem freien Endabschnitt brennraumseits mit Abstand vor der Stirnfläche 17 der Mittelelektrode 16 liegen, sie können aber auch derart ausgerichtet sein, so daß sie mit ihrer freien Stirnfläche 20 radial auf den brennraumseitigen Endabschnitt der Mittelelektrode 16 weisen. Masseelektroden 18, die mit ihrem freien Endabschnitt der Stirnfläche 17 der Mittelelektrode 16 gegenüberstehen, können die gesamte Stirnfläche 17 überragen, gegebenenfalls - je nach Brennkraftmaschine - aber auch nur einen Teil der Stirnfläche 17 überdecken. Bei einer noch anderen Ausführungsform einer Zündkerze stehen sich die Stirnfläche 17 der Mittelelektrode 16 und die freie Stirnfläche 20 der Masseelektrode 18 mit Abstand gegenüber. Die Lage der Funkenstrecke 19 und die Gestaltung bzw. Anordnung der Masseelektrode 18, gegebenfalls auch die Anzahl der Masseelektroden an einer Zündkerze werden von den Anforderungen und Bedingungen der Brennkraftmaschine bestimmt, sind jedoch für die vorliegende Erfindung nicht relevant, denn die erfindungsgemäßen Elektroden sind für alle diese Zündkerzen vorteilhaft einsetzbar.While the spark plug 10 described above has a spark gap 19 arranged in front of the spark plug housing 11 on the combustion chamber side, spark plugs are also known in which the spark gap is located within the housing longitudinal bore 14. In the case of spark plugs of this type, mostly hook-shaped, rather straight ground electrodes are used; the straight ground electrodes are also fastened to the spark plug housing 11 and can lie with their free end section on the combustion chamber side at a distance in front of the end face 17 of the center electrode 16, but they can also be aligned such that their free end face 20 radially on the end section on the combustion chamber side of the center electrode 16. Ground electrodes 18, which face the end face 17 of the central electrode 16 with their free end section, can protrude over the entire end face 17, but optionally also cover only a part of the end face 17, depending on the internal combustion engine. In yet another embodiment of a spark plug, the end face 17 of the center electrode 16 and the free end face 20 of the ground electrode 18 face each other at a distance. The position of the spark gap 19 and the design or arrangement of the ground electrode 18, and possibly also the number of ground electrodes on a spark plug, are determined by the requirements and conditions of the internal combustion engine, but are not relevant to the present invention, since the electrodes according to the invention are for everyone these spark plugs can be used advantageously.

Fließpreßverfahren zum Herstellen von Zündkerzen-Elektroden, auch von solchen, die sich aus mehreren Materialbereichen zusammensetzen, sind prinzipiell bekannt und in der Beschreibungseinleitung beschrieben worden. Derartige Fließpreßverfahren sind für die Massenfabrikation von Elektroden wirtschaftlich einsetzbar und haben sich für diesen Zweck gut bewährt. Aufgrund der höheren Anforderungen an Zündkerzen in modernen Hochleistungsbrennkraftmaschinen und hinsichtlich der Forderung nach höherer Lebensdauer werden Zündkerzen-Elektroden erforderlich, die diese Forderungen erfüllen.Extrusion processes for producing spark plug electrodes, including those composed of several material areas, are known in principle and have been described in the introduction to the description. Such extrusion processes can be used economically for the mass production of electrodes and have proven themselves well for this purpose. Due to the higher requirements for spark plugs in modern high-performance internal combustion engines and with regard to the requirement for a longer service life, spark plug electrodes are required which meet these requirements.

Anhand der Figuren 2 bis 6 wird ein erstes Verfahren zum Herstellen einer solchen Mittelelektrode 16 für Zündkerzen 10 beschrieben.A first method for producing such a center electrode 16 for spark plugs 10 is described with reference to FIGS. 2 to 6.

Die Figur 2 zeigt drei Ausgangsteile 31, 32 und 33 für eine Ausführungsform einer Mittelelektrode 16. Das Ausgangsteil 31 ist als Ronde ausgebildet, die aus korrosionsbeständigem Material (z. B. Nickel oder Nickel-Legierung) besteht und bei der fertigen Mittelelektrode 16 gemäß Figur 6 deren Mantel 31' bilden soll. Dieses Mantel-Ausgangsteil 31 hat ein Sacklock 34, das im Zentrum ihrer Oberseite 35 angeordnet ist; das Sackloch 34 ist bevorzugterweise kegel- bzw. kegelstumpfartig ausgebildet, kann aber auch von anderer Konfiguration sein und ragt mit seinem kleinsten Durchmesser bis nahe an die Unterseite 36 des Mantel-Ausgangsteils 31.FIG. 2 shows three output parts 31, 32 and 33 for an embodiment of a center electrode 16. The output part 31 is designed as a circular blank, which consists of corrosion-resistant material (for example nickel or nickel alloy) and in the finished center electrode 16 according to FIG 6 whose jacket 31 'is to form. This jacket output part 31 has a sack lock 34, which is arranged in the center of its top 35; The blind hole 34 is preferably conical or truncated cone-shaped, but can also be of a different configuration and, with its smallest diameter, projects close to the underside 36 of the jacket output part 31.

In dieses Sackloch 34 des Mantel-Ausgangsteils 31 wird das Ausgangsteil 32 für den abbrandbeständigen Bereich 32' der fertigen Mittelelektrode 16 gemäß Figur 6 eingelegt. Dieses Ausgangsteil 32 hat bevorzugt die Form einer Kugel; das Ausgangsteil 32 kann aber auch von anderer Gestalt sein, z. B. ein Stangenabschnitt oder ein Kegel, wesentlich ist nur, daß sein Volumen das Sackloch 34 im Mantel-Ausgangsteil 31 vollständig ausfüllt. Dieses Ausgangsteil 32 für den abbrandbeständigen Bereich 32' besteht aus Silber oder einer Silber-Legierung; als besonders gut haben sich für diesen Zweck die folgenden Silber-Legierungen erwiesen:

  • AgNi mit einem Ni-Anteil bis zu 0,15 % (Feinkornsilber),
  • AgTi mit einem Ti-Anteil von bis zu 5 %,
  • AgSnO₂ mit einem SnO₂-Anteil von 2 bis 15 % oder
  • AgPd mit einem Pd-Anteil von 2 bis zu 6 %.
The output part 32 for the erosion-resistant area 32 ′ of the finished center electrode 16 according to FIG. 6 is inserted into this blind hole 34 of the jacket output part 31. This output part 32 preferably has the shape of a ball; the output part 32 can also be of a different shape, for. B. a rod section or a cone, it is only essential that its volume completely fills the blind hole 34 in the jacket output part 31. This output part 32 for the erosion-resistant area 32 'consists of silver or a silver alloy; The following silver alloys have proven to be particularly good for this purpose:
  • AgNi with a Ni content of up to 0.15% (fine grain silver),
  • AgTi with a Ti content of up to 5%,
  • AgSnO₂ with a SnO₂ content of 2 to 15% or
  • AgPd with a Pd content of 2 to 6%.

Geeignet für diesen abbrandbeständigen Bereich 32' sind aber außer den genannten Stoffen auch andere bekannte hierfür geeignete Materialien, z. B. neben Silber auch andere Edelmetalle.Suitable for this erosion-resistant area 32 'are, however, other known materials suitable for this purpose, e.g. B. besides silver also other precious metals.

Die beiden vorstehend beschriebenen Ausgangsteile 31 und 32 werden dann derart erwärmt, daß das Ausgangsteil 32 erschmilzt und das Sacklock 34 im Mantel-Ausgangsteil 31 vollständig ausfüllt.The two output parts 31 and 32 described above are then heated in such a way that the output part 32 melts and the sack lock 34 in the jacket output part 31 completely fills.

Auf diese erwärmte Anordnung wird sodann das rondenförmige Ausgangsteil 33 des Mittelelektroden-Kerns 33' aufgelegt, das aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeit besteht; als Material für dieses Kern-Ausgangsteils 33 wird bevorzugt Kupfer oder eine Kupfer-Legierung verwendet. Das Kern-Ausgangsteil 33 hat den gleichen Durchmesser wie das Mantel-Ausgangsteil 31 und ist aus Gründen der fertigungsgerechten Handhabung auf seiner Oberseite 37 mit einem koaxialen Ansatz 38 versehen; auf die Darstellung von Radien oder Fasen an den Ausgangsteilen 31 und 33, die ebenfalls der fertigungsgerechten Handhabung dienen können, wurde verzichtet. Für das axiale Ausrichten und Verbinden der Ausgangsteile 31 und 33 kann eine Hilfsvorrichtung verwendet werden. Das Kern-Ausgangsteil 33 wird an seiner Unterseite 39 mit den beiden anderen Ausgangsteilen 31 und 32 koaxial verbunden, wobei das erschmolzene Ausgangsteil 32 als Lot dient. Alternativ kann das Mantel-Ausgangsteil 31 mit dem in dessen Sackloch 34 eingeschmolzenen und erkalteten Ausgangsteil 32 des abbrandbeständigen Bereichs einerseits und dem Kern-Ausgangsteil 33 andererseits auch durch Schweißen, z. B. durch Widerstandsschweißen verbunden werden. In Abhängigkeit der verwendeten Materialien für die Ausgangsseite 31, 32, 33 können gegebenenfalis den Verbindungsvorgang erleichternde Beschichtungen (z. B. aus Silber) auf diesen Teilen Anwendung finden. Bevorzugterweise wird zwischen dem Kern-Ausgangsteil 33 und dem aus Silber bzw. einer Silberlegierung bestehenden abbrandbeständigen Bereich bzw. Ausgangsteil 32 eine nicht dargestellte Schicht angeordnet, welche unerwünschte Oxidation in den Berührungsbereichen und demzufolge schlechtere Wärmeleitfähigkeit und sogar Zündkerzen-Defekte zu vermeiden vermag; geeignete Stoffe für eine derartige Schicht sind z. B. Nickel und Platin. Verfahrenstechnisch kann eine solche Schicht dadurch hergestellt werden, daß das Kern-Ausgangsteil 33 mit dem Nickel bzw. Platin beschichtet wird oder daß eine Folie aus Nickel bzw. Platin an der Unterseite 39 des Kern-Ausgangsteils 33 zusätzlich angeordnet wird. Die aus den Ausgangsteilen 31, 32 und 33 zusammengesetzte und erkaltete Anordnung ergibt einen Verbundkörper, der mit der Bezugszahl 40 gekennzeichnet ist (siehe Figur 3); dieser Verbundkörper 40 ist das Ausgangsteil für das sich anschließende Fließpreßverfahren.The circular-shaped output part 33 of the center electrode core 33 ', which consists of a material with high thermal conductivity, is then placed on this heated arrangement; copper or a copper alloy is preferably used as the material for this core starting part 33. The core output part 33 has the same diameter as the jacket output part 31 and is provided on its upper side 37 with a coaxial extension 38 for reasons of handling suitable for production; the display of radii or chamfers on the output parts 31 and 33, which can also be used for production-related handling, has been dispensed with. An auxiliary device can be used for the axial alignment and connection of the output parts 31 and 33. The core output part 33 is coaxially connected on its underside 39 to the two other output parts 31 and 32, the melted output part 32 serving as a solder. Alternatively, the jacket output part 31 with the melted and cooled in the blind hole 34 output part 32 of the erosion-resistant area on the one hand and the core output part 33 on the other hand also by welding, for. B. connected by resistance welding. Depending on the materials used for the output side 31, 32, 33 can possibly Coatings (e.g. made of silver) that facilitate the joining process are used on these parts. A layer (not shown) is preferably arranged between the core output part 33 and the burn-resistant area or output part 32 made of silver or a silver alloy, which layer can avoid undesired oxidation in the contact areas and consequently poorer thermal conductivity and even spark plug defects; suitable substances for such a layer are e.g. B. nickel and platinum. In terms of process engineering, such a layer can be produced by coating the core starting part 33 with the nickel or platinum or by additionally arranging a foil made of nickel or platinum on the underside 39 of the core starting part 33. The arrangement composed and cooled of the starting parts 31, 32 and 33 results in a composite body which is identified by the reference number 40 (see FIG. 3); this composite body 40 is the starting part for the subsequent extrusion process.

In der Figur 4 ist ein Werkzeug 41 für das Fließpressen von Zündkerzen-Elektroden 16 prinzipiell dargestellt. Dieses Fließpreßwerkzeug 41 hat ein Gesenk 42, welches eine Aufnahmebohrung 43 für die Elektroden-Ausgangsteile 31, 32, 33 bzw. den Verbundkörper 40 besitzt; diese Aufnahmebohrung 43 geht koaxial in eine sich im Durchmesser reduzierende schräge Schulter 44 und dann in die Fließpreßöffnung 45 über. Die Fließpreßöffnung 45 geht dann anschließend über eine sich im Durchmesser vergrößernde Schulter 46 in eine Bohrung 47 über. Der Durchmesser der Aufnahmebohrung 43 ist so bemessen, daß die Ausgangsteile 31 und 33 bzw. der Verbundkörger 40 mit ihren Umfangsflächen an der Wandung der Aufnahmebohrung 43 zur Anlage kommen; der Durchmesser der Fließpreßöffnung 45 des Werkzeugs 41 entspricht dem Durchmesser des Schaftes 48 der Mittelelektrode 30 (siehe Figur 6). In der Aufnahmebohrung 43 werden von oben zunächst die Ausgangsteile 31, 32, 33 bzw. der Verbundkörper 40 entsprechend eingelegt, wobei das Mantel-Ausgangsteil 31 der Fließpreßöffnung 45 zugewendet ist, und dann in bekannter Weise ein Fließpreßstempel 49 nachgeführt wird; der Fließpreßstempel 49 wird anschließend mit Druck beaufschlagt und drückt die Ausgangsteile 31, 32, 33 bzw. den Verbundkörper 40 teilweise durch die Fließpreßöffnung 45 hindurch; nur ein Kopfabschnitt verbleibt oberhalb der Fließpreßöffnung 45. Der aus dem Fließpreßwerkzeug 41 mittels eines nicht dargestellten Auswerfers entformte Elektroden-Rohling 50, an dessen anschlußseitig gelegenem Kopf 51 noch ein Bund 52 und Verankerungsansätze 53 angeformt wurden, ist in Figur 5 gezeigt. Bei diesem Elektroden-Rohling 50 hat sich aus dem Ausgangsteil 31 ein rohrförmiger Mantel 31' aus korrosionsbeständigem Material gebildet, aus dem Ausgangsteil 32 hat sich ein seitlich vom Mantel 31 und brennraumseits von einem Mantel-Boden 54 begrenzter, abbrandbeständiger Bereich 32 ergeben und aus dem Ausgangsteil 33 wurde ein ebenfalls seitlich vom Mantel 31' umfaßter, anschlußseits jedoch freier Kern 33' aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeit gebildet; je nach Gestaltung des Sackloches 34 im Mantel-Ausgangsteil 31 ist der Boden 54 des Mantels 31' ganz oder nur teilweise geschlossen.A tool 41 for the extrusion of spark plug electrodes 16 is shown in principle in FIG. This extrusion tool 41 has a die 42 which has a receiving bore 43 for the electrode output parts 31, 32, 33 or the composite body 40; this receiving bore 43 merges coaxially into a sloping shoulder 44 with a reduced diameter and then into the extrusion opening 45. The extrusion opening 45 then then merges into a bore 47 via a shoulder 46 which increases in diameter. The diameter of the receiving bore 43 is dimensioned such that the output parts 31 and 33 or the composite body 40 come to rest with their peripheral surfaces on the wall of the receiving bore 43; the diameter of the extrusion opening 45 of the tool 41 corresponds to the diameter of the shaft 48 of the center electrode 30 (see FIG. 6). In the receiving bore 43, the output parts 31, 32, 33 or the composite body 40 are first correspondingly from above inserted, with the jacket output part 31 facing the extrusion opening 45, and then an extrusion die 49 is guided in a known manner; the extrusion die 49 is then pressurized and presses the output parts 31, 32, 33 or the composite body 40 partially through the extrusion opening 45; only one head section remains above the extrusion opening 45. The electrode blank 50 removed from the extrusion tool 41 by means of an ejector (not shown), on the head 51 of which is located on the connection side, a collar 52 and anchoring projections 53 have been formed, is shown in FIG. In this blank electrode 50, a tubular jacket 31 'made of corrosion-resistant material has formed from the output part 31, a burnout-resistant area 32, which is bounded laterally by the jacket 31 and on the combustion chamber side by a jacket bottom 54, has resulted from the output part 32 and from which Starting part 33 was formed a core 33 ', likewise encompassed laterally by the jacket 31', but free on the connection side, from a material of high thermal conductivity; Depending on the design of the blind hole 34 in the jacket output part 31, the bottom 54 of the jacket 31 'is completely or only partially closed.

Damit die Elektrode 16 ihre genaue Länge hat und ein möglichst großer Querschnitt des abbrandbeständigen Bereichs 32' freigelegt ist, wird der brennraumseitige Endabschnitt des Elektroden-Rohlings 50 entsprechend bearbeitet; bevorzugterweise wird die Elektroden-Stirnfläche 17 durch Schleifen hergestellt.So that the electrode 16 has its exact length and the largest possible cross-section of the erosion-resistant region 32 'is exposed, the end section of the electrode blank 50 on the combustion chamber side is machined accordingly; the electrode end face 17 is preferably produced by grinding.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung von Mittelelektroden kann aber auch abgewandelt werden, die wesentlichen Merkmale werden jedoch beibehalten. So kann bei den Verfahrensschritten z. B. auf das Verbinden der Ausgangsteile 31, 32, 33 zu einem Verbundkörper 40 verzichtet werden; in diesem Falle ist jedoch eine hohe Genauigkeit an die Größe und Form der beteiligten Ausgangsteile 31, 32, 33 Voraussetzung.However, the above-described method for producing center electrodes can also be modified, but the essential features are retained. So in the process steps such. B. on the connection of the output parts 31, 32, 33 to form a composite body 40; in this case, however, a high degree of accuracy in the size and shape of the output parts 31, 32, 33 involved is a requirement.

Eine andere Möglichkeit zur Herstellung eines zum Fließpressen vorgesehenen Verbundkörpers 60 ist aus den Figuren 7 und 8 zu ersehen:Another possibility for producing a composite body 60 intended for extrusion can be seen from FIGS. 7 and 8:

Als Ausgangsteil 61 für den Mantel 31' der Mittelelektrode 16 gemäß Figur 6 wird dabei von einem Napf ausgegangen, dessen runder Umfang derart bemessen ist, so daß er mit engem Sitz in die Aufnahmebohrung eines Fließpreßwerkzeugs paßt. Dieses Fließpreßwerkzeug hat im wesentlichen den Aufbau des in der Figur 4 dargestellten Fließpreßwerkzeugs; die Durchmesser der Aufnahmebohrung und des Stempels sind dem Außendurchmesser des Ausgangsteils 61 angepaßt. Der Boden des Mantel-Ausgangsteils 61 ist mit der Bezugszahl 63 bezeichnet.The starting part 61 for the jacket 31 'of the center electrode 16 according to FIG. 6 is assumed to be a bowl, the round circumference of which is dimensioned such that it fits snugly into the receiving bore of an extrusion tool. This extrusion die essentially has the structure of the extrusion die shown in FIG. 4; the diameter of the receiving bore and the stamp are adapted to the outer diameter of the output part 61. The bottom of the jacket output part 61 is designated by the reference number 63.

In das Sackloch 62 des Mantel-Ausgangsteils 61 wird anschließend ein Ausgangsteil 64 für den abbrandbeständigen Bereich 32' der Mittelelektrode 16 gemäß Figur 6 eingelegt; dieses Ausgangsteil 64 ist bevorzugterweise eine Ronde mit rundem Umfang, kann aber auch von anderer Form sein, z. B. kugel- oder stangenförmig. Bevorzugterweise werden diese beiden Ausgangsteile 61 und 64 erwärmt, so daß das Ausgangsteil 64 in dem Sackloch 62 des napfförmigen Ausgangsteils 61 erschmilzt.An output part 64 for the erosion-resistant area 32 ′ of the central electrode 16 according to FIG. 6 is then inserted into the blind hole 62 of the jacket output part 61; this output part 64 is preferably a circular blank with a round circumference, but can also be of another shape, for. B. spherical or rod-shaped. These two output parts 61 and 64 are preferably heated so that the output part 64 melts in the blind hole 62 of the cup-shaped output part 61.

Im nächsten Verfahrensschritt wird in den nicht vom erschmolzenen Ausgangsteil 64 eingenommenen Freiraum im Sackloch 62 des Mantel-Ausgangsteil 61 ein stangenförmiges, den Querschnitt des Sackloches 62 ausfüllendes Ausgangsteil 65 für den Kern 33' der Mittelelektrode 16 hineingesteckt; nach dem Erschmelzen des Ausgangsteils 64 schließt die obere Stirnfläche 66 des Kern-Ausgangsteils 65 bevorzugterweise bündig mit der ringförmigen Oberseite 67 des Mantel-Ausgangsteil 61 ab, kann gegebenenfalls aber auch etwas über die genannte Oberseite 67 hinausragen. Gemäß einer Verfahrensabweichung kann das Kern-Ausgangsteil 65 aber auch schon dann oberhalb des Ausgangsteils 64 in das Sackloch 62 hineingesteckt werden, wenn das Ausgangsteil 64 noch nicht erschmolzen wurde. In diesem Falle werden die drei Ausgangsteile 61, 64 und 65 gemeinsam derart erwärmt, so daß das Ausgangsteil 64 für den abbrandbeständigen Bereich erschmilzt. Es ist von Vorteil, wenn nach dem Erschmelzen des Ausgangsteils 64 mit einem nicht dargestellten Stempel auf das Kern-Ausgangsteil 65 Druck ausgeübt wird. Das stangenförmige Kern-Ausgangsteil 65 wird durch das erschmolzene Ausgangsteil 64 und/oder auch infolge des Schrumpfens des Durchmessers des Sackloches 62 im Mantel-Ausgangsteil 61 gehalten. Im übrigen gelten für diese Verfahrensvarianten auch alle die Merkmale, die vorangehend beschrieben wurden.In the next process step, a rod-shaped output part 65 for the core 33 ′ of the central electrode 16 is inserted into the free space in the blind hole 62 of the jacket output part 61, which space is not taken up by the melted output part 64; After the melting of the output part 64, the upper end face 66 of the core output part 65 is preferably flush with the ring-shaped upper side 67 of the jacket output part 61, but may also protrude somewhat beyond the mentioned upper side 67. According to a method deviation, the core output part 65 can also be inserted into the blind hole 62 above the output part 64 when the output part 64 has not yet been melted. In In this case, the three output parts 61, 64 and 65 are heated together in such a way that the output part 64 melts for the erosion-resistant area. It is advantageous if, after the melting of the output part 64, pressure is exerted on the core output part 65 with a stamp (not shown). The rod-shaped core output part 65 is held in the jacket output part 61 by the melted output part 64 and / or also as a result of the shrinking of the diameter of the blind hole 62. Otherwise, all of the features described above also apply to these process variants.

Eine weitere Verbesserung der Elektrodeneigenschaften, insbesondere eine Verlängerung der Lebensdauer, läßt sich durch die zusätzlichen, nachfolgend anhand der Figuren 9 bis 12 beschriebenen Verfahrensmaßnahmen erzielen:A further improvement in the electrode properties, in particular an extension of the service life, can be achieved by the additional process measures described below with reference to FIGS. 9 to 12:

In der Figur 9 sind - wie in der Figur 7 - für eine fließzupressende Mittelelektrode 70 (siehe Fig. 12) deren Ausgangsteile dargestellt. Das zuunterst angeordnete Mantel-Ausgangsteil 71 entspricht dem Mantel-Ausgangsteil 31, das Ausgangsteil 72 für den abbrandbeständigen Bereich entspricht dem Ausgangsteil 32 und das Kern-Ausgangsteil 73 entspricht dem Ausgangsteil 33. In dem Sackloch 74 des Mantel-Ausgangsteils 71 wird zunächst jedoch ein sehr kleinvolumiges Ausgangsteil 75 für einen hochabbrandbeständigen Bereich 81 einer Mittelelektrode gemäß Figur 12 eingelegt; dieses Ausgangsteil 75 ist bevorzugt als Kugel ausgebildet und besteht bevorzugt aus einem Platinmetall, einer Legierung von Platinmetallen, kann sich aber auch aus Platinmetall mit einem anderen Metall zusammensetzen. In das Sackloch 74 wird anschließend auch das Ausgangsteil 72 für den abbrandbeständigen Bereich 82 eingelegt und dann diese Anordnung bis zum Erschmelzen des Ausgangsteils 72 erwärmt. Das einen höheren Schmelzpunkt aufweisende, hochabbrandbeständige Ausgangsteil 75 wird sich dabei am tiefsten Punkt 76 des Sackloches 74 im Mantel-Ausgangsteil 71 anordnen; es ist vorteilhaft, wenn der Bereich des tiefsten Punktes 76 im Mantel-Ausgangsteil 71 derart geformt ist, daß die kugelförmige Oberfläche des Ausgangsteils 75 für den hochabbrandbeständigen Bereich 81 flächig anliegt. Bei diesem ergänzten Verfahren ist die Größe des Ausgangsteils 72 für den abbrandbeständigen Bereich 82 derart zu bemessen, daß sie das Sackloch 74 nach dem Erschmelzen bündig ausfüllt. Das Kern-Ausgangsteil 73 wird dann wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel (siehe Figur 3) auf dieser Anordnung unter Zuhilfenahme einer nicht dargestellten Hilfsvorrichtung mit befestigt. Der sich auf diese Weise ergebende Verbundkörper 77 ist in Figur 10 dargestellt.In FIG. 9, as in FIG. 7, the output parts of a center electrode 70 to be pressed (see FIG. 12) are shown. The jacket output part 71 arranged at the bottom corresponds to the jacket output part 31, the output part 72 for the erosion-resistant area corresponds to the output part 32 and the core output part 73 corresponds to the output part 33. In the blind hole 74 of the jacket output part 71, however, a very first small-volume output part 75 inserted for a highly erosion-resistant area 81 of a central electrode according to FIG. 12; this output part 75 is preferably designed as a ball and preferably consists of a platinum metal, an alloy of platinum metals, but can also be composed of platinum metal with another metal. The output part 72 for the erosion-resistant area 82 is then also inserted into the blind hole 74 and this arrangement is then heated until the output part 72 melts. The highly erosion-resistant outlet part 75, which has a higher melting point, will be arranged at the lowest point 76 of the blind hole 74 in the jacket outlet part 71; it is advantageous if the area of the lowest point 76 in the jacket output part 71 is shaped such that the spherical surface of the output part 75 for the highly erosion-resistant area 81 lies flat. In the case of this supplemented method, the size of the output part 72 for the erosion-resistant area 82 is to be dimensioned such that it fills the blind hole 74 flush after melting. The core output part 73 is then also attached to this arrangement with the aid of an auxiliary device, not shown, as in the first exemplary embodiment (see FIG. 3). The resulting composite body 77 is shown in FIG. 10.

Dieser Verbundkörper 77 erhält nach dem Fließpressen und Anprägen eines Kopfes 78 das Aussehen des in der Figur 11 dargestellten Elektroden-Rohlings 79. Der Elektroden-Rohling 79 hat - wie auch der Rohling gemäß Figur 5 - einen brennraumseits mehr oder weniger geschlossenen Mantel-Boden 80, dem sich dann anschlußseits zuerst der kleinvolumige Bereich 81 des hochabbrandbeständigen Materials (z. B. Platin), dann ein Bereich 82 von abbrandbeständigem Material (z. B. Silber) und danach der Kern 83 (z. B. Kupfer) anschließt. Beim nachfolgenden Ablängen des brennraumseitigen Abschnitts des Elektroden-Rohlings 79 wird der hochabbrandbeständige Bereich 81 freigelegt, der bei der Mittelelektrode 70 dann für die besonders lange Lebensdauer sorgt. Da dieser hochabbrandbeständige Bereich 81 extrem klein ist, würde eine solche Elektrode 70 selbst bei Verschleiß dieses Bereichs 81 noch Notlaufeigenschaften über viele Kilometer besitzen. Der Mantel dieser Elektrode ist mit der Bezugszahl 84 und die brennraumseitige Stirnfläche mit der Bezugszahl 85 bezeichnet.After the extrusion and stamping of a head 78, this composite body 77 has the appearance of the electrode blank 79 shown in FIG. 11. The electrode blank 79 - like the blank according to FIG. 5 - has a jacket bottom 80 which is more or less closed on the combustion chamber side , which is then followed by the small-volume region 81 of the highly erosion-resistant material (e.g. platinum), then an area 82 of erosion-resistant material (e.g. silver) and then the core 83 (e.g. copper). When the section of the electrode blank 79 on the combustion chamber side is subsequently cut to length, the highly erosion-resistant area 81 is exposed, which then ensures the particularly long service life of the center electrode 70. Since this highly erosion-resistant area 81 is extremely small, such an electrode 70 would still have emergency running properties over many kilometers even if this area 81 were worn. The jacket of this electrode is designated by the reference number 84 and the end face on the combustion chamber side by the reference number 85.

Alternativ kann eine derartige sich aus vier Stoffbereichen zusammensetzende Mittelelektrode 70 gemäß Figur 12 prinzipiell auch nach dem in den Figuren 7 und 8 dargestellten Verfahren hergestellt werden. In der Figur 13 wird gezeigt, daß das Mantel-Ausgangsteil 90 bei diesem Verfahren wieder napfförmig ausgebildet ist, daß das Kern-Ausgangsteil 91 auch wieder als Stange gestaltet ist und daß das Ausgangsteil 92 für den abbrandbeständigen Bereich 82 ebenfalls wieder zylinderförmig oder von anderer Konfiguration (z. B. kugelförmig) ist. Zusätzlich kommt zu diesen drei Ausgangsteilen 90, 91, 92 noch ein Ausgangsteil 93 für den hochabbrandbeständigen Bereich 81; dieses zusätzliche Ausgangsteil 93 wird beim Zusammensetzen der Ausgangsteile zuerst in das Sackloch 94 des Mantel-Ausgangsteils 90 hineingegeben. Bevorzugterweise wird die Innenseite des Bodens 95 des Mantel-Ausgangsteils 90 mit einer zentrisch angeordneten, kegelförmigen Vertiefung 96 versehen und das Ausgangsteil 93 für den hochabbrandbeständigen Bereich 81 wird als Kugel ausgebildet; infolge dieser Gestaltung des Bodens 95 vom Mantel-Ausgangsteil 90 und des Ausgangsteils 93 kann letzteres besonders kleinvolumig gehalten werden. Die weitere Verarbeitung der aufgeführten Ausgangsteile 90 bis 93 erfolgt entsprechend den Verfahrensschritten, die bereits zu den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 7 und 8 beschrieben wurden. Der sich nach diesem Verfahren ergebende Verbundkörper 97 ist in Figur 14 dargestellt und wird derart fließgepreßt und bearbeitet, wie es auch bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben ist; das in den vorangehenden Ausführungsbeispielen über die verwendeten Materialien Gesagte gilt bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechend.Alternatively, such a center electrode 70, which is composed of four material areas, can in principle also be produced according to FIG. 12 using the method shown in FIGS. 7 and 8. In FIG. 13 it is shown that the jacket output part 90 is again cup-shaped in this method, that the Core output part 91 is again designed as a rod and that the output part 92 for the erosion-resistant area 82 is again cylindrical or of another configuration (e.g. spherical). In addition to these three output parts 90, 91, 92 there is also an output part 93 for the highly erosion-resistant area 81; this additional output part 93 is first put into the blind hole 94 of the jacket output part 90 when the output parts are assembled. Preferably, the inside of the bottom 95 of the jacket starting part 90 is provided with a centrally arranged, conical recess 96 and the starting part 93 for the highly erosion-resistant area 81 is designed as a ball; due to this design of the bottom 95 of the jacket output part 90 and the output part 93, the latter can be kept particularly small. The further processing of the listed starting parts 90 to 93 takes place in accordance with the method steps which have already been described for the exemplary embodiments according to FIGS. 7 and 8. The composite body 97 resulting from this method is shown in FIG. 14 and is extruded and processed in the same manner as is described in the above exemplary embodiments; what has been said in the preceding exemplary embodiments about the materials used applies accordingly to this exemplary embodiment.

Um bei einer Zündkerze 10 mit einer der beschriebenen Mittelelektroden 16, 70 die Zugänglichkeit des Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches zur Funkenstrecke 19 zu verbessern und auch um den Bedarf an relativ teuren Ausgangsmaterialien für deren abbrandbeständigen bzw. hochabbrandbeständigen Bereiche niedrig zu halten, kann der brennraumseitige Abschnitt der Mittelelektoden 16, 70 im Durchmesser kleiner ausgebildet werden als deren Schaft 100, 100'; in der Figur 15 ist anhand einer Mittelelektrode 70 gemäß Figur 12 der betroffene Mittelelektroden-Bereich derart dargestellt. In dieser Figur 15 ist der Mantel dieser Mittelelektrode 70' mit 84', der Kern mit 83', der abbrandbeständige Bereich 82' und der hochabbrandbeständige Bereich mit 81' bezeichnet. Der Schaft 100 dieser Mittelelektrode 70' weist dabei den nach dem beschriebenen Fließpreß-Verfahren hergestellten Durchmesser auf, während der brennraumseitige, zylinderförmige Endabschnitt 101 einen reduzierten Durchmesser hat. Bei einem Beispiel einer solchen Mittelelektrode 70' kann der Durchmesser des Schaftes 100 etwa 2,7 Millimeter und der Durchmesser des brennraumseitigen Endabschnitts 101 ca. 1,2 Millimeter betragen. Der Durchmesser des hochabbrandbeständigen Bereiches 81' kann bei 0,8 Millimeter liegen, seine Dicke bei 0,35 Millimeter. Der anschlußseits dem Bereich 81' folgende Bereich 82' aus abbrandbeständigem Material kann sich in Axialrichtung über eine Länge von etwa 2 bis 4 Millimeter erstrecken.In order to improve the accessibility of the fuel vapor-air mixture to the spark gap 19 in a spark plug 10 with one of the described center electrodes 16, 70 and also to keep the need for relatively expensive starting materials for their combustion-resistant or highly combustion-resistant areas low, the combustion chamber-side section can the central electrodes 16, 70 are made smaller in diameter than their shafts 100, 100 '; In FIG. 15, the center electrode region concerned is shown in this way using a center electrode 70 according to FIG. In FIG. 15, the jacket of this center electrode 70 'is 84', the core 83 ', the erosion-resistant area 82' and the highly erosion-resistant area designated 81 '. The shaft 100 of this center electrode 70 'has the diameter produced by the extrusion method described, while the cylindrical end section 101 on the combustion chamber side has a reduced diameter. In one example of such a center electrode 70 ′, the diameter of the shaft 100 can be approximately 2.7 millimeters and the diameter of the end section 101 on the combustion chamber side can be approximately 1.2 millimeters. The diameter of the highly erosion-resistant area 81 'can be 0.8 millimeters, its thickness 0.35 millimeters. The area 82 'of erosion-resistant material following the area 81' can extend in the axial direction over a length of approximately 2 to 4 millimeters.

In bekannter Weise wird sich auch der sich dem brennraumseitigen Endabschnitt 101 anschließende Bereich 102, der bei der fertig montierten Zündkerze 10 im brennraumseitigen Endabschnitt des Isolierkörpers 15 zur Anordnung kommt, mit einem Durchmesser versehen, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des Mittelelektroden-Schaftes 100; diese an sich bekannte Maßnahme verhütet, daß der Isolierkörper 15 bei in Betrieb befindlicher, warmer Zündkerze 10 infolge der Wärmeausdehnung der Mittelelektrode 70' zersprengt wird.In a known manner, the region 102 adjoining the combustion chamber-side end section 101, which is arranged in the fully assembled spark plug 10 in the combustion chamber-side end section of the insulating body 15, is provided with a diameter which is slightly smaller than the diameter of the center electrode shaft 100 ; this measure, known per se, prevents the insulating body 15 from being broken up when the warm spark plug 10 is in operation due to the thermal expansion of the central electrode 70 '.

Während in der Figur 15 bei der Mittelelektrode 70' der Übergang vom brennraumseitigen, zylinderförmigen Endabschnitt 101 zum Bereich 102 über eine schrägliegende Schulter 104 erfolgt, ist in der Figur 16 alternativ eine Mittelelektrode 70" gezeigt, deren Aufbau der Mittelelektrode 70' entspricht, deren Übergangsfläche 105 von der brennraumseitigen Stirnfläche 103' jedoch direkt und kontinuierlich, bevorzugt kegelstumpfförmig zum sich anschließenden Bereich 102' verläuft. Der Schaft dieser Elektrode 70" ist mit der Bezugszahl 100' gekennzeichnet.While in FIG. 15 the transition from the cylindrical end section 101 on the combustion chamber side to the region 102 takes place via an inclined shoulder 104, FIG. 16 alternatively shows a center electrode 70 ″, the structure of which corresponds to the center electrode 70 ′ and its transition surface 105, however, runs directly and continuously, preferably frustoconically, from the end face 103 'on the combustion chamber side to the adjoining region 102'. The shaft of this electrode 70 "is identified by the reference number 100 '.

Die im Durchmesser reduzierten Bereiche 101 und 102 bzw. 101' und 102' werden durch bekanntes Rundhämmern hergestellt; bei derartigen Mittelelektroden 70', 70" werden die brennraumseitigen Stirnflächen 103, 103' zweckmäßigerweise erst nach dem Rundhämmern der betreffenden Bereiche 101, 102 bzw. 101' und 102' geschliffen.The areas 101 and 102 or 101 'and 102' with reduced diameter are produced by known round hammering; in the case of such center electrodes 70 ', 70 ", the end faces 103, 103' on the combustion chamber side are expediently ground only after the relevant areas 101, 102 or 101 'and 102' have been hammered out.

Die erfindungsgemäßen Elektroden, die sich aus mindestens drei verschiedenen Material-Bereichen zusammensetzen, können auch zu Masseelektroden 18 weiterverarbeitet werden. Derartige Masselelektroden 18 sind bei Zündkerzen 10 für moderne Hochleistungsbrennkraftmaschinen ebenso wie die Mittelelektroden 16 außerordentlichen Beanspruchungen ausgesetzt und müssen in der Lage sein, Wärme schnell über das Zündkerzen-Gehäuse 11 abzuleiten und somit Glühzündungen vermeiden. In den Figuren 17 und 18 ist ein Elektroden-Rohling 110 für eine Masseelektrode 18 bzw. 18' gemäß den Figuren 19 bzw. 20 gezeigt, der durch Fließpressen eines Verbundkörpers gemäß einer der Figuren 3, 8, 10 oder 14 entstanden ist, dann im Bereich des Schaftes 111 aber zusätzlich noch durch Flachprägen mit einem Querschnitt entsprechend der Figur 18 versehen wurde. Zur Fertigstellung der Masseelektrode 18 bzw. 18', wie sie in den Figuren 19 bzw. 20 dargestellt ist, wird der Kopf 112 und bei den meisten Zündkerzen-Typen auch der freie Endabschnitt 113 von dem Elektroden-Rohling 110 derart abgetrennt, so daß die Elektrode 18, 18' ihre erforderliche Länge erhält und an ihrer brennraumseitigen Stirnfläche 114, 114' der abbrandbeständige Bereich 115 (Figur 19) bzw. der hochabbrandbeständige Bereich 116 (Figur 20) freigelegt ist. Im Falle von hakenförmigen Masseelektroden 18, 18' ist der Verfahrensschritt "Biegen" vorzusehen, der entweder bei dem Einzelteil Masseelektrode 18, 18' oder erst dann vorzunehmen ist, wenn die Masselelektrode 18, 18' bereits an der Stirnfläche 13 des Zündkerzen-Gehäuses 11 befestigt wurde. Im Falle der hakenförmig gebogenen, die Stirnfläche 17 der Mittelelektrode 16 teilweise oder ganz überragenden Masseelektrode 18 kann auch mindestens ein der Mittelelektroden-Stirnfläche 17 zugewandter Bereich der Masseelektrode 18, 18' vom Mantel 117, 117' befreit werden, um den abbrandbeständigen Bereich 115, 115' und/oder den hochabbrandbeständigen Bereich 116 freizulegen (nicht dargestellt); das Freilegen dieser Bereiche 115, 115', 116 kann z. B. auch durch Schleifen oder auch durch Fräsen erfolgen. In den Figuren 18 bis 20 ist der Mantel der Masselelektrode 18 bzw. 18' mit 117 bzw. 117' und der Kern mit 118 bzw. 118' gekennzeichnet.The electrodes according to the invention, which are composed of at least three different material areas, can also be processed further to ground electrodes 18. Ground electrodes 18 of this type are subjected to extraordinary stresses in the case of spark plugs 10 for modern high-performance internal combustion engines as well as the center electrodes 16 and must be able to dissipate heat quickly via the spark plug housing 11 and thus avoid glow ignition. FIGS. 17 and 18 show an electrode blank 110 for a ground electrode 18 or 18 'according to FIGS. 19 or 20, which was created by extruding a composite body according to one of FIGS. 3, 8, 10 or 14, then in FIG The area of the shaft 111 was additionally provided with a cross section corresponding to FIG. 18 by flat stamping. To complete the ground electrode 18 or 18 ', as shown in FIGS. 19 and 20, the head 112 and, in most spark plug types, the free end section 113 is separated from the electrode blank 110 in such a way that the Electrode 18, 18 'receives its required length and the burn-resistant area 115 (FIG. 19) or the highly burn-resistant area 116 (FIG. 20) is exposed on its end face 114, 114' on the combustion chamber side. In the case of hook-shaped ground electrodes 18, 18 ', the method step "bending" is to be provided, which is to be carried out either for the individual part ground electrode 18, 18' or only when the ground electrode 18, 18 'is already on the end face 13 of the spark plug housing 11 was attached. In the case of the hook-shaped curved ground electrode 18, which partially or completely protrudes the end face 17 of the center electrode 16, at least one area of the ground electrode facing the center electrode end face 17 can also be used 18, 18 'are freed from the jacket 117, 117' in order to expose the erosion-resistant area 115, 115 'and / or the highly erosion-resistant area 116 (not shown); the exposure of these areas 115, 115 ', 116 can e.g. B. also be done by grinding or milling. In FIGS. 18 to 20, the jacket of the pig electrode 18 or 18 'is identified by 117 or 117' and the core by 118 or 118 '.

Die erfindungsgemäßen Elektroden widerstehen den starken Beanspruchungen in modernen Hochleistungsbrennkraftmaschinen und sind in bekannten und bewährten Einrichtungen der Massenproduktion wirtschaftlich herstellbar.The electrodes according to the invention withstand the heavy loads in modern high-performance internal combustion engines and can be economically manufactured in known and proven mass production facilities.

Claims (27)

  1. Method for producing spark plug electrodes (16, 18) which have an essentially tubular shell (31', 117) made from corrosion-resistant material, have a core (33', 118) bounded by the shell and made from a material of high thermal conductivity, in addition have an erosion-resistant region (32', 115) arranged on the combustion-chamber side of the core, and are formed by means of joint impact extrusion of the initial parts consisting of the previously mentioned materials, the starting part (33, 65) for the core, which has a round circumference, facing the punch (49) of the impact extrusion die (41), and the initial part (31, 61) for the shell, which likewise has a round circumference, facing the impact extrusion opening (45), and at least the initial part (31, 61) for the shell bearing with its circumferential surface against the wall of the accommodating bore (43) of the impact extrusion die (41), characterised by the following method steps:
    a) Production of a blind bore (34, 62) in the top side (35, 67), pointing towards the punch (49) of the impact extrusion die (41), of the initial part (31, 61) for the shell,
    b) Insertion of the initial part (32, 64) provided for the erosion-resistant area (32', 115) into the blind bore (34, 62) of the initial part (31, 61) for the shell,
    c) Arranging of the initial part (33, 65) for the core above the initial part (32, 64) of the erosion-resistant region (32', 115),
    d) Inserting the initial parts in a described axial arrangement into the accommodating bore (43) of the impact extrusion die (41),
    e) Impact extrusion of the initial parts located one on top of the other to produce an electrode blank (50, 110), and
    f) Separation of the floor (54, 113) on the combustion-chamber side from the electrode blank (50, 110) in such a way that the material (32', 115) following on the connection side is exposed.
  2. Method according to Claim 1, characterised in that the initial parts are inserted as composite bodies (40, 60) into the accommodating bore (43) of the impact extrusion die (41).
  3. Method as claimed in Claim 2, characterised in that the initial parts are connected to one another by welding or soldering to form a composite body (40, 60).
  4. Method according to one of Claims 1 to 3, characterised in that a round disc which fills out the cross-section of the accommodating bore (43) of the impact extrusion die (41) is used for the initial part (33) for the core.
  5. Method according to Claim 4, characterised in that the blind bore (34) is formed like a cone or conical frustum in the disc-shaped initial part (31) for the shell.
  6. Method according to Claim 5, characterised in that the initial part (32) for the erosion-resistant region (32') is constructed like a sphere, cone or conical frustum.
  7. Method according to one of Claims 1 to 3, characterised in that a cup having a round circumference is used for the initial part (61) for the shell, in that a cylindrical or spherical part is used for the initial part (64) of the erosion-resistant region (32'), and in that a bar segment which fills out the cross-section of the blind bore (62) of the cup is used for the initial part (65) for the core.
  8. Method according to Claim 7, characterised in that in the case of the composite body (60) the initial part (64) of the erosion-resistant region and the initial part (65) for the core are dimensioned in their length in such a way that they jointly fill out in a flush fashion the blind bore (62) of the cup-shaped initial part (61) for the shell.
  9. Method according to one of Claims 1 to 7, characterised in that before the impact extrusion process an initial part (75) for a highly erosion-resistant region (82) is additionally arranged between the initial part (71) for the shell and the initial part (72) of the erosion-resistant region, and in that the impact-extruded electrode blank (79) is cut to length on the combustion-chamber side in such a way that the highly erosion-resistant region (82) is exposed.
  10. Method according to Claim 9, characterised in that a spherical part is used for the initial part (75) of the highly erosion-resistant region.
  11. Method according to one of the preceding claims, characterised in that the end face (17, 85, 103, 103', 114, 114') on the combustion-chamber side of the electrode (16, 18, 18', 70, 70', 70") is machined by grinding.
  12. Method according to one of the preceding claims, characterised in that the end face (103, 103') on the combustion-chamber side is reduced in diameter by comparison with the shank (100, 100') of the electrode (70', 70").
  13. Method according to Claim 12, characterised in that the end face (103, 103') on the combustion-chamber side of the electrode (70', 70") is provided with a smaller diameter than an electrode longitudinal section (102, 102'), which is adjacent thereto on the connection side and has already been reduced in cross-section by contrast with the electrode shank (100, 100').
  14. Method according to one of Claims 1 to 12, characterised in that the impact-extruded electrode blank (110) is embossed.
  15. Method according to Claim 14, characterised in that the head (112) on the connection side is separated from the electrode blank (110).
  16. Method according to one of Claims 14 or 15, characterised in that the electrode (18, 18') is bent in the shape of a hook.
  17. Method according to one of the preceding claims, characterised in that copper or a copper alloy is used as the material for the electrode core (33', 83, 83', 118, 118'), and nickel or a nickel alloy is used as the material for the electrode shell (31', 84, 84', 117, 117').
  18. Method according to one of the preceding claims, characterised in that silver or a silver alloy is used for the region of the erosion-resistant material (32', 82, 82', 115, 115').
  19. Method according to Claim 18, characterised in that one of the following alloys is used as a silver alloy:
    AgNi with an Ni fraction of up to 0.15% (fine-grained silver),
    AgTi with a Ti fraction of up to 5%,
    AgSnO₂ with an SnO₂ fraction of from 2 to 15%, or
    AgPd with a Pd fraction of from 2 to 6%.
  20. Method according to one of the preceding claims, characterised in that a platinum metal, an alloy of platinum metals, or else an alloy of platinum metal with a different metal is used for the highly erosion-resistant region (81, 81', 116).
  21. Impact-extruded electrode (16, 18, 18', 70, 70', 70") for spark plugs (10) produced in accordance with the method according to one of Claims 1 to 20, having a shell (31', 84, 84', 117, 117') made from corrosion-resistant material, having a core (33', 83, 83', 118, 118') made from a material of high thermal conductivity, and having an erosion-resistant region (32', 82, 82', 115, 115') which is arranged on the combustion-chamber side of the core and is surrounded coaxially by the shell, characterised in that the erosion-resistant region consists of one of the following alloys:
    AgNi with an Ni fraction of up to 0.15% (fine-grained silver),
    AgTi with a Ti fraction of up to 5%,
    AgSnO₂ with an SnO₂ fraction of from 2 to 15%, or
    AgPd with a Pd fraction of from 2 to 6%.
  22. Impact-extruded electrode according to Claim 21, characterised in that there is arranged on the combustion-chamber side of the erosion-resistant region (82, 82', 115') a region (81, 81', 116) of a highly erosion-resistant material which is still firmly coaxially completely surrounded by the shell (84, 84', 117').
  23. Impact-extruded electrode according to Claim 22, characterised in that the highly erosion-resistant material is a platinum metal, an alloy of platinum metals, or else an alloy of platinum metals with a different metal.
  24. Impact-extruded electrode (16, 18, 18', 70, 70', 70") according to one of Claims 21 to 23, characterised in that its end face (17, 20, 85, 103, 103', 114, 114') on the combustion-chamber side is ground.
  25. Impact-extruded electrode (70', 70") according to one of Claims 21 to 24, characterised in that by comparison with its shank (100, 100'), its end face (103, 103') on the combustion-chamber side is reduced in diameter.
  26. Impact-extruded electrode (18, 18') according to one of Claims 21 to 25, characterised in that it is embossed and freed from the blank head (112).
  27. Impact-extruded electrode (18) according to Claim 26, characterised in that it is bent in the shape of a hook.
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