Beschreibung

Titel

Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrodenanordnunq und einer

Zündkerze, Zündkerzenelektrodenanordnunq und Zündkerze

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer

Zündkerzenelektrodenanordnung sowie auch ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch eine

Zündkerzenelektrodenanordnung sowie eine Zündkerze, die unter Verwendung der Zündkerzenelektrodenanordnung hergestellt ist.

Bei der Herstellung von Zündkerzen werden die hierfür vorgesehene

Mittelelektrode und die Masseelektrode getrennt voneinander hergestellt und nacheinander verbaut. Dies bedeutet, dass die Mittelelektrode mit einem elektrischen Anschlussbereich und die Masseelektrode üblicherweise mit dem Gehäuse der Zündkerze verbunden werden. Aufgrund dieser separaten

Herstellung und Anordnung der Elektroden, gestaltet sich das Einstellen eines präzisen Abstandes zwischen den Elektroden, der für eine effiziente und dauerhaft gute Zündfunkenbildung erheblich ist, schwierig.

Offenbarung der Erfindung

Durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrodenanordnung bereitgestellt, das die Herstellung einer Zündkerze mit exakt vordefiniertem Abstand zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode ermöglicht.

Gemäß dem Verfahren wird eine Zündkerzenelektrodenanordnung mit einer Masseelektrode und einer Mittelelektrode hergestellt. Dies umfasst auch, dass mehrere Masseelektroden und/oder mehrere Mittelelektroden vorgesehen sein können. Die Masseelektrode und die Mittelelektrode sind durch einen

Verbindungsbereich miteinander verbunden, der zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode ausgebildet ist. Der Verbindungsbereich stabilisiert dabei den Abstand der Masseelektrode von der Mittelelektrode. Der Elektrodenabstand ergibt sich damit nicht im Nachhinein durch das Anordnen der Elektroden an einem Zündkerzengrundkörper sondern bereits im Vorfeld aufgrund der

Ausbildung der Zündkerzenelektrodenanordnung. Hierzu sind die

Masseelektrode, die Mittelelektrode und der Verbindungsbereich aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper aus

Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet. Die Masseelektrode, die Mittelektrode und der Verbindungsbereich sind damit einteilig und zusammenhängend ausgebildet. Die bedeutet mit anderen Worten, dass sich der Abstand zwischen den Elektroden aus der Bauteilgeometrie der Zündkerzenelektrodenanordnung ergibt und eben nicht durch das separate Anordnen der Elektroden bei der Montage der Zündkerze. Hierdurch wird es möglich, den Elektrodenabstand aller Mittelelektroden und aller Masseelektroden und damit sämtliche Funkenstrecken ohne hohe technischen Aufwand präzise und gleichmäßig auszubilden.

Der Zündkerzenelektrodengrundkörper ist im Einzelnen nicht beschränkt und kann jegliche Form und Schichtdicke aufweisen, die zur Ausbildung mindestens einer Masseelektrode, mindestens einer Mittelelektrode und eines

Verbindungsbereichs geeignet sind.

Ebenso ist auch das Zündkerzenelektrodenmaterial im Wesentlichen nicht beschränkt. Als besonders geeignet hat sich Nickel als Basismaterial erwiesen, da sich Nickel durch eine hohe Temperaturbeständigkeit, Oxidationsresistenz und Verschleißbeständigkeit auszeichnet. Das Zündkerzenelektrodenmaterial umfasst damit vorteilhafterweise mindestens 50 Masse% Nickel. Besonders vorteilhaft besteht das Zündkerzenelektrodenmaterial aus einer Nickel-Chrom- Legierung oder eine Nickel-Yttrium-Legierung.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Masseelektrode, die Mittelelektrode und der Verbindungsbereich können auf unterschiedliche Arten und Weisen hergestellt werden, solange diese

Bestandteile der Zündkerzenelektrodenanordnung einstückig und damit aus einem zusammenhängenden Material, gebildet werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Bilden der Masseelektrode, der Mittelelektrode und des Verbindungsbereichs einen Schritt des Entfernens von Zündkerzenelektrodenmaterial vom Zündkerzenelektrodengrundkörper. Dies ist technisch sehr einfach und zeitlich wenig aufwendig durchführbar und ermöglicht das geometrisch und formtechnisch präzise Ausbilden der

Komponenten der Zündkerzenelektrodenanordnung.

Ferner vorteilhaft kann das Verfahren auch einen Schritt des Bildens einer Zündfunkenstrecke zwischen der Masseelektrode und der Mitteleelektrode vorsehen. Die Zündfunkenstrecke wird gemäß dieser Ausführungsform ebenfalls vorteilhaft durch Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial vom

Zündkerzenelektrodengrundkörper gebildet, wobei die Masseelektrode und die Mittelelektrode durch den aus dem Zündkerzenelektrodenmaterial bestehenden Verbindungsbereich weiterhin miteinander verbunden bleiben. Die

Zündfunkenstrecke erhält damit eine spezifische geometrische Form, die für eine dauerhaft gute Bildung eines Zündfunkens erforderlich ist. Durch das Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial kann die Zündfunkenstrecke dabei ohne hohen technischen Aufwand einfach in vorbestimmter Form und Lage an die Bedingungen im Motorraum angepasst und ausgebildet werden. Insbesondere kann hierdurch auch die Funkenstrecke zwischen allen Masseelektroden und Mittelelektroden in radialer Richtung senkrecht zur Längsachse der Zündkerze beliebig eingestellt werden.

Zum Entfernen des Zündkerzenelektrodenmaterials vom

Zündkerzenelektrodengrundkörper kann prinzipiell jedes geeignete Verfahren verwendet werden. Besonders einfach, kostengünstig und genau ist das

Entfernen durch Stanzen oder Abtragen oder Erodieren oder Lasern möglich. Diese Verfahren sind daher einzeln oder in Kombination angewendet besonders bevorzugt.

Um kostengünstig aufgrund von Einsparung von Zündkerzenelektrodenmaterial eine gewünschte dreidimensionale Ausbildung der Masseelektrode, der

Mittelelektrode und des Verbindungsbereichs auszubilden, kann das Verfahren weiter vorteilhaft einen Schritt des Tiefziehens mindestens eines Bereichs des Zündkerzenelektrodengrundkörpers umfassen. Somit können einzelne Teilbereiche selektiv durch Tiefziehen umgeformt werden und erhalten damit die gewünschte Form.

Alternativ oder additiv zum Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial von dem Zündkerzenelektrodengrundkörper, können die Masseelektrode, die Mittelelektrode und der die Masseelektrode und die Mittelelektrode verbindende Verbindungsbereich einstückig durch einen Schritt des Aufbauens von

Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet werden. Hierzu kann das

Zündkerzenelektrodenmaterial beispielsweise auf einem geeigneten Träger derart abgeschieden werden, dass die Masseelektrode, die Mittelelektrode und der Verbindungsbereich einteilig und damit zusammenhängend ausgebildet werden. Der Träger kann nach Fertigstellung der einstückigen

Zündkerzenelektrodenanordnung entfernt werden. Geeignete

materialaufbauende Verfahren, wie z.B. CVD oder PVD, sind dabei aus dem Stand der Technik bekannt. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist ferner, dass sich durch den Materialaufbau ohne weitere Umformungsschritte eine dreidimensionale Zündkerzenelektrodenanordnung erhalten lässt. Hierdurch können somit Zeit und Kosten für die Herstellung der

Zündkerzenelektrodenanordnung eingespart werden.

Besonders einfach und unter Einhaltung genauer geometrischer Vorgaben wird das Aufbauen des Zündkerzenelektrodenmaterials vorteilhafterweise durch 3D- Drucken ausgeführt. Die Form und Ausgestaltung der

Zündkerzenelektrodenanordnung kann dabei vorab mittels eines CAD- Verfahrens festgelegt werden, so dass ein maßgetreuer Aufbau der

Zündkerzenelektrodenanordnung gezielt steuerbar ist.

Eine weiter vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode die Mittelelektrode mindestens abschnittsweise umgibt.

Hierdurch kann die Zündfunkenstrecke präzise ausgebildet und die

Zündfunkenbildung örtlich genau gesteuert werden. Die Masseelektrode kann dabei vorteilhafterweise in Form eines Zylinderringes um die Mittelelektrode vorliegen, wobei die Mittelelektrode weiter vorteilhaft in Form eines Zylinders vorliegt. Der Zylinderring und der Zylinder sind dabei durch den

Verbindungsbereich miteinander verbunden. Aufgrund von fehlenden Ecken kann hierdurch einem Erosionsverschleiß und Materialabtrag aufgrund der Zündfunkenbildung vorgebeugt werden. Der Verbindungsbereich ist ferner vorteilhaft in Form mindestens eines Steges ausgebildet, der die Masseelektrode und die Mittelelektrode miteinander verbindet. Ein Steg bietet bei geringer geometrischer Ausdehnung eine sehr gute Option zur Stabilisierung des Abstandes zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode und ist einfach sowohl durch ein Entfernen von

Zündkerzenelektrodenmaterial von dem Zündkerzenelektrodengrundkörper, als auch durch Aufbau von Zündkerzenelektrodenmaterial realisierbar.

Aufgrund der Verbesserung der Stabilisierung des Abstandes zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode umfasst der Verbindungsbereich zwei bis vier Stege, die die Masseelektrode und die Mittelelektrode miteinander verbinden. Je höher dabei die Anzahl der Stege ist, desto stabiler lässt sich der Elektrodenabstand einstellen. Eine Anzahl von mehr als vier Stegen kann jedoch auch schwieriger zu realisieren und bei der Weiterverarbeitung der

Zündkerzenelektrodenanordnung hinderlich sein. Eine Anzahl von zwei bis vier Stegen hat sich daher als optimal erwiesen.

Zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit der Zündkerzenelektroden ist es des Weiteren von Vorteil, wenn eine der Elektroden oder wenn sogar beide Elektroden im Bereich der Funkenstrecke mindestens ein Edelmetall aufweisen. Vorteilhaft umfasst das Verfahren somit einen Schritt des Anordnens mindestens eines ersten Edelmetalls an der Masseelektrode und/oder mindestens eines zweiten Edelmetalls an der Mittelelektrode, wobei das erste Edelmetall und/oder das zweite Edelmetall derart angeordnet werden, dass sie in einem eine

Funkenstrecken zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode bildenden Bereich angeordnet werden. Das Edelmetall kann dabei direkt auf die

entsprechenden Elektrodenbereiche aufgebracht werden oder aber in Form eines Edelmetallkörpers, wie beispielsweise einem Edelmetallstift oder einem Edelmetallplättchen oder einem Edelmetallzylinder, im entsprechenden

Elektrodenbereich, angeordnet werden. Sofern sowohl die Masseelektrode als auch die Mittelelektrode mit Edelmetall versehen werden, wird die Funkenstrecke somit zwischen dem ersten Edelmetall der Masseelektrode auf der einen Seite und dem zweiten Edelmetall der Mittelelektrode auf der anderen Seite gebildet.

Zur Verbesserung der Verteilung der Gasströme im Brennraum der Zündkerze kann das Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrodenanordnung ferner einen Schritt des Vorsehens von Öffnungen in der Masseelektrode und/oder in der Mittelelektrode umfassen. Eine oder mehrere Öffnungen sind hierbei vorteilhafterweise vorgesehen. Durch die Öffnungen können die

Elektroden beispielsweise besser mit Brenngas oder Sauerstoff bzw. Luft umspült und Abluft nach Verbrennung des Brenngases besser von den

Elektroden abtransportiert werden. Hierdurch kann die Effizienz der

Zündfunkenbildung erhöht und die Leistung einer mit der erfindungsgemäß hergestellten Zündkerzenelektrodenanordnung hergestellten Zündkerze verbessert werden.

Ferner erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer

Zündkerze beschrieben. Die Zündkerze umfasst eine

Zündkerzenelektrodenanordnung mit einer Masseelektrode und einer

Mittelelektrode, die durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper aus

Zündkerzenelektrodenmaterial. Hierbei kann die

Zündkerzenelektrodenanordnung wie vorstehend ausgeführt hergestellt werden. Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Zündkerze ist zudem ein Schritt des Verbindens der Zündkerzenelektrodenanordnung mit einem

Zündkerzengrundkörper vorgesehen.

Der Zündkerzengrundkörper kann dabei ein Gehäuse, einen elektrischen

Anschlussbereich für die Mittelelektrode und einen Isolator umfassen. Da dem Fachmann Einzelheiten von Zündkerzengrundkörpern bekannt sind, kann hier auf entsprechende weitere Erläuterungen verzichtet werden.

Durch das einstückige und damit einteilige Ausbilden der Masseelektrode, der Mittelelektrode und eines die beiden Elektroden verbindenden

Verbindungsbereichs aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper aus Zündkerzenelektrodenmaterial, wird automatisch aufgrund der vorher festgelegten Bauteilgeometrie der Zündkerzenelektrodenanordnung ein spezifischer Elektrodenabstand realisiert, der dauerhaft festgelegt ist und nicht im Nachhinein, nach Anordnung der Elektroden am Zündkerzengrundkörper, mühsam und aufwendig eingestellt werden muss. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze kann eine Zündkerze mit dauerhaft hoher Leistungsdichte kostengünstig und technisch wenig aufwendig hergestellt werden. Eine dauerhaft gute Anordnung der Elektroden ohne die Möglichkeit der

Erzeugung von elektrischen Kurzschlüssen, kann vorteilhaft durch die weitere Weiterbildung realisiert werden, in der die Masseelektrode mit einem Gehäuse der Zündkerze und/oder die Mittelelektrode mit einem elektrischen Anschluss für die Mittelelektrode verbunden werden. Hierdurch werden auch die Elektroden dauerhaft stabil am Zündkerzengrundkörper befestigt, was der mechanischen Stabilität der herzustellenden Zündkerze zuträglich ist.

Das Verbinden erfolgt hierbei vorzugsweise stoffschlüssig, wobei das Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden im Einzelnen nicht eingeschränkt ist.

Besonderes vorteilhaft aufgrund einer sehr guten und stabilen

Verbindungsbildung kann das Verbinden mittels Laserschweißen, mittels

Widerstandsschweißen oder mittels Hartlöten ausgeführt werden.

Um elektrische Kurzschlüsse zwischen der Masseelektrode und der

Mittelelektrode zu unterdrücken, kann das Verfahren weiterhin einen Schritt des Entfernens des Verbindungsbereichs zwischen der Masseelektrode und der Mittelektrode umfassen. Das Entfernen kann beispielsweise durch Ausfräsen, Abtragen, Erodieren oder durch Behandeln mit einem Laser ausgeführt werden. Das Entfernen des Verbindungsbereichs wird dabei insbesondere so ausgeführt, dass keine Materialreste des Verbindungsbereichs von der Masseelektrode oder der Mittelelektrode hervorstehen, so dass die Funkenstrecke zwischen den Elektroden nicht beeinträchtigt wird. Die jeweiligen Oberflächen der

Mittelelektrode und der Masseelektrode sind damit eben. Sofern auf der

Masseelektrode und/oder der Mittelelektrode ein erstes Edelmetall bzw. ein zweites Edelmetall angeordnet sind, kann das Entfernen des

Verbindungsbereichs bis zur Oberfläche des jeweiligen Edelmetalls erfolgen, um keine Einkerbungen bzw. Aussparungen im Edelmetall zu erzeugen, was zur Bildung von Fehlfunken führen kann. Die sich gegenüber liegenden Oberflächen des ersten Edelmetalls und des zweiten Edelmetalls sind damit ebenfalls plan. Vorzugsweise erfolgt jedoch das Entfernen des Verbindungsbereichs derart, dass auch der zwischen dem ersten Edelmetall und/oder dem zweiten Edelmetall angeordnete Verbindungsbereich mindestens teilweise mitentfernt wird. Dies führt zumindest zur Bildung von freiliegenden Ecken an dem jeweiligen

Edelmetall, an denen Feldüberhöhungen im elektrischen Feld vorliegen, so dass sich der Zündspannungsbedarf für die Zündfunkenbildung verringert. Der Verbindungsbereich kann zwischen dem jeweiligen Edelmetall auch vollständig entfernt sein.

Wie bereits vorstehend für das Verfahren zur Herstellung einer

Zündkerzenelektrodenanordnung beschrieben, kann auch das Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze einen Schritt des Vorsehens von Öffnungen in der Masseelektrode und/oder in der Mittelelektrode umfassen, wobei die Öffnungen der besseren Verteilung der Reaktionsgase und Abgase dienen. Die Öffnungen können somit bereits bei der Herstellung der Zündkerzenelektrodenanordnung vorgesehen werden, oder aber auch erst bei der Herstellung der Zündkerze, um ggf. Kundenwünschen besser zu entsprechen. Auch können zu beiden

Zeitpunkten entsprechende Öffnungen vorgesehen werden.

Ferner erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerzenelektrodenanordnung beschrieben, die zum Verbau in einer Zündkerze geeignet ist. Die

erfindungsgemäße Zündkerzenelektrodenanordnung umfasst eine

Masseelektrode und eine Mittelelektrode, die durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind. Hierbei ist die Zündkerzenelektrodenanordnung einstückig aus einem Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet, so dass die Masseelektrode, die Mittelelektrode und der Verbindungsbereich einteilig und damit aus demselben Material ohne Absatz oder nachträgliches Montieren hergestellt sind. Hierdurch ergibt sich direkt aus der Bauteilgeometrie der Zündkerzenelektrodenanordnung der für die Bildung eines stabilen Zündfunkens erforderliche Abstand zwischen den Elektroden. Ebenso wird damit eine vordefinierte Zündfunkenstrecke bereitgestellt, die eine präzise lokale Steuerung der Zündfunkenbildung erlaubt. Die erfindungsgemäße

Zündkerzenelektrodenanordnung ist aufgrund der einstückigen Ausbildung kompakt und gut lagerbar bzw. transportierbar und verbaubar. Der

Verbindungsbereich wird dabei bevorzugt erst nach dem Verbauen der

Zündkerzenelektrodenanordnung mit der Zündkerze entfernt.

Die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrodenanordnung ist durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer

Zündkerzenelektrodenanordnung herstellbar. Folglich finden auch die jeweiligen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen wechselseitig Anwendung. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Mittelelektrode zylindrisch ausgebildet und/oder ist die Masseelektrode in Form eines Zylinderringes ausgebildet und/oder ist der Verbindungsbereich aus mindestens einem, vorzugsweise aus zwei bis vier Stegen, ausgebildet. Durch die zylindrische Gestalt der Mittelektrode bzw. auch der Masseelektrode können Störfunken verhindert werden. Die Masseelektrode umgibt hierbei die Mittelelektrode vorzugsweise vollständig. Ein oder mehrere Stege dienen dabei der

Stabilisierung der Anordnung der Masseelektrode und der Mittelelektrode, wobei mindestens zwei Stege aus Stabilitätsgründen und maximal vier Stege aus Produktionsgründen bevorzugt sind.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerze bereitgestellt, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze hergestellt ist. Aufgrund der einstückigen Herstellungsweise der Masseelektrode, der Mittelelektrode und des die beiden Elektroden verbindenden

Verbindungsbereichs, kann auch in der erfindungsgemäßen Zündkerze ein dauerhaft stabiler Elektrodenabstand realisiert werden. Vor einer Verwendung der Zündkerze wird dann der Verbindungsbereich entfernt.

Darüber hinaus wird erfindungsgemäß auch eine Zündkerze offenbart, die eine Masseelektrode und eine Mittelelektrode umfasst, die zwischen sich eine Funkenstrecke definieren, wobei die Masseelektrode die Mittelelektrode umgibt, wobei an der Masseelektrode in einem eine Funkenstrecken zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode bildenden Bereich ein erstes Edelmetall angeordnet ist. Alternativ oder additiv dazu ist an der Mittelelektrode, in einem eine Funkenstrecke zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode bildenden Bereich, ein zweites Edelmetall angeordnet.

Die Zündkerze zeichnet sich aufgrund des an einer oder an mehreren Elektroden vorgesehenen Edelmetalls durch eine hohe Verschleißresistenz und gute Zündfunkenbildung aus. Das erste Edelmetall weist dabei mindestens einen Abschnitt auf, der frei ist von erstem Edelmetall. Alternativ oder additiv dazu weist das zweite Edelmetall mindestens einen Abschnitt auf, der frei ist von zweitem Edelmetall. Alternativ oder additiv dazu weist das zweite Edelmetall mindestens einen Abschnitt auf, der frei ist von zweitem Edelmetall. Die vorhandenen Abschnitte können Zündkerzenelektrodenmaterial enthalten, so dass die Oberfläche des jeweiligen Edelmetalls eben ist. Diese edelmetallfreien Abschnitte resultieren daraus, dass die Zündkerze wie vorstehend durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze herstellbar ist. Wie in der Beschreibung dieses Verfahrens dargelegt, wird hierbei zunächst eine Zündkerzenelektrodenanordnung hergestellt, in der die Masseelektrode und die Mittelelektrode durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind. Da sodann, also erst im Nachhinein, nach

Ausprägung der Elektroden und des Verbindungsbereichs, erstes Edelmetall auf einen oder mehrere Bereiche der Masseelektrode und/oder zweites Edelmetall auf einen oder mehrere Bereiche der Mittelelektrode aufgebracht wird, wobei das jeweilige Edelmetall in der Funkenstrecke zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode angeordnet ist, können die Teilbereiche der Masseelektrode bzw. der Mittelelektrode, die den Verbindungsbereich aufweisen, kein Edelmetall umfassen. Somit ergibt sich je nach Anzahl der im Laufe des Verfahrens zur Herstellung der Zündkerze entfernten Stege eine entsprechende Anzahl an edelmetallfreien Abschnitten an der Masseelektrode bzw. der Mittelelektrode. Diese Abschnitte können, je nachdem wie weit der von Edelmetall umgebene Verbindungsbereich entfernt wird, dasselbe Zündkerzenelektrodenmaterial aufweisen, aus dem auch der Zündkerzenelektrodengrundkörper, der die

Masseelektrode, die Mittelelektrode und den Verbindungsbereich umfasst, gebildet ist. Vorzugsweise ist aber das Entfernen des Verbindungsbereichs derart erfolgt, dass auch der zwischen dem ersten Edelmetall und/oder dem zweiten Edelmetall angeordnete Verbindungsbereich mindestens teilweise mitentfernt wurde. Dies führt zu freiliegenden Bereichen zwischen dem ersten Edelmetall und/oder dem zweiten Edelmetall und daraus hervorgehenden Ecken an dem jeweiligen Edelmetall, an denen Feldüberhöhungen im elektrischen Feld vorliegen, so dass sich der Zündspannungsbedarf für die Zündfunkenbildung verringert.

Diese ebenfalls erfindungsgemäße Zündkerze zeichnet sich durch eine dauerhaft stabile geometrische Anordnung der Elektroden und damit eine präzise ausgebildete Funkenstrecke sowie eine hohe Verschleißbeständigkeit und damit eine hohe Lebensdauer aus.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Figur 1 eine Teilschnittansicht einer Zündkerze gemäß einer ersten Ausführungsform,

Figur 2 eine geschnittene Ansicht einer Zündkerze gemäß einer

zweiten Ausführungsform und

Figur 3 ein Querschnitt durch eine Zündkerzenelektrodenanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind nur die erfindungswesentlichen Details dargestellt. Alle übrigen Details sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Zudem beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Zündkerze 1 eine Masseelektrode 2, eine Mittelelektrode 3 und einen Isolator 4. Ein Gehäuse 5 umgibt zumindest teilweise den Isolator 4. Am Gehäuse 5 ist ein Gewinde 6 angeordnet, welches für eine Befestigung der Zündkerze 1 in einem Zylinderkopf 7 ausgelegt ist. Zum Erzeugen eines Zündfunkens ist die Mittelelektrode 3 mit einem elektrischen Anschluss 8 verbunden.

In der Zündkerze 1 aus Figur 1 sind die Masseelektrode 2 und die Mittelelektrode 3 aus demselben Material gebildet, nämlich derart, dass die Masseelektrode 2 und die Mittelelektrode 3 zunächst durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper aus Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet werden, beispielsweise durch Tiefziehen des Zündkerzenelektrodengrundkörpers.

Auf der Masseelektrode 2 wird sodann ein erstes Edelmetall 12 angeordnet und auf der Mittelelektrode 3 wird ein zweites Edelmetall 13 angeordnet, wobei zwischen dem ersten Edelmetall 12 und dem zweiten Edelmetall 13 eine Funkenstrecke F ausgebildet wird.

Der Zündkerzenelektrodengrundkörper wird in einem weiteren Schritt mit einem Zündkerzengrundkörper 9 verbunden, der, wie hier gezeigt, das Gehäuse 5, den Isolator 4 und den elektrischen Anschluss 8 umfasst. Wie hier gezeigt, ist die Masseelektrode 2 mit dem Gehäuse 5 vorzugsweise durch eine erste Schweißverbindung S1 verbunden und die Mittelelektrode 3 ist vorteilhafterweise durch eine zweite Schweißverbindung S2 mit dem elektrischen Anschluss 8 verbunden. Der Verbindungsbereich, der zunächst zwischen der Masseelektrode 2 und der Mittelelektrode 3 gebildet war, wurde zur

Inbetriebnahme der Zündkerze 1 entfernt.

Aufgrund dessen, dass die Masseelektrode 2 und die Mittelelektrode 3 sowie die darauf entsprechend angeordneten Edelmetalle 12, 13 hergestellt werden, indem ein Verbindungsbereich zwischen der Masseelektrode 2 und der Mittelelektrode 3 gebildet ist, ist in der in Figur 1 dargestellten Zündkerze 1 der

Elektrodenabstand zwischen dem ersten Edelmetall 12 der Masseelektrode 2 und dem zweiten Edelmetall 13 der Mittelelektrode 3 dauerhaft stabil und sehr präzise auf einen vorbestimmten Abstand eingestellt. Die Zündkerze 1 zeichnet sich folglich durch eine hohe Leistungsdichte und einen geringen funkenerosiven Verschleiß aus.

Figur 2 zeigt einen Teilausschnitt einer Zündkerze 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Masseelektrode 2 ist in Form einer Dachelektrode ausgebildet und überragt die Mittelelektrode 3. Am brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode 3 weist die Mittelelektrode 3 ein zweites Edelmetall 13 auf, das in Form eines quaderförmigen oder zylinderförmigen Plättchens ausgebildet ist. Diesem gegenüberliegend ist an der Masseelektrode 2 ein erstes Edelmetall 12, ebenfalls in Form eines quaderförmigen oder zylinderförmigen Plättchens, angeordnet. Zwischen dem ersten Edelmetall 12 und dem zweiten Edelmetall 13 ist die Funkenstrecke F ausgebildet. Hier wird der Zündfunken erzeugt. Das erste Edelmetall 12 weist einen edelmetallfreien Abschnitt 14 auf und das zweite Edelmetall 13 weist einen edelmetallfreien Abschnitt 20 auf.

Die edelmetallfreien Abschnitte 14, 20 resultieren aus der Herstellung der Zündkerze 1. Für die Herstellung der Zündkerze 1 gemäß der zweiten

Ausführungsform wird eine Zündkerzenelektrodenanordnung, die eine

Masseelektrode 2, eine Mittelelektrode 3 und einen Verbindungsbereich 11 aufweist und die einstückig ausgebildet ist, mit einem Zündkerzengrundkörper verbunden. Die Zündkerzenelektrodenanordnung wird dabei aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper aus Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet. Der Verbindungsbereich 1 1 ist in Figur 2 gestrichelt eingezeichnet.

Ein hierfür zu verwendender Zündkerzenelektrodengrundkörper 15, kann beispielsweise quaderförmig oder vollzylindrisch ausgebildet sein. Eine etwaige Kontur eines solchen Zündkerzenelektrodengrundkörpers 15 ist in Figur 2 gestrichelt dargestellt. Das Zündkerzenelektrodenmaterial umfasst vorzugsweise Nickel als Hauptelement und besteht insbesondere aus einer Nickel-Chrom- Legierung oder eine Nickel-Yttrium-Legierung.

Aus dem Zündkerzenelektrodengrundkörper 15 können beispielsweise durch Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial die Masseelektrode 2, die

Mittelelektrode 3 und ein die Masseelektrode 2 und die Mittelelektrode 3 verbindender Verbindungsbereich 11 gebildet werden. Das Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial kann besonders gut durch einen abtragenden Prozess, durch Erodieren, durch Behandeln mittels Laser oder durch Ausstanzen ausgeführt werden. Auch können hierdurch die Funkenstrecke F sowie weitere freie Bereiche 16 zwischen der Masseelektrode 2 und der Mittelelektrode 3 gebildet werden. Der Verbindungsbereich 1 1 wird zwischen dem

brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode 3 und dem dem brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode 3 gegenüberliegenden Bereich der Masseelektrode 2 gebildet.

Die Masseelektrode 2, die Mittelelektrode 3 und der Verbindungsbereich 1 1 sind somit aus demselben Material einstückig gebildet. In einem weiteren

Verfahrensschritt wird das erste Edelmetall 12 auf die Masseelektrode 2 und das zweite Edelmetall 13 auf die Mittelelektrode 3 aufgebracht, so dass sich das erste Edelmetall 12 und das zweite Edelmetall 13 im Bereich der Funkenstrecke gegenüberliegen. Erst in einem diesem Verfahrensschritt nachgelagerten Schritt wird der Verbindungsbereich 11 zwischen der Masseelektrode 2 und der Mittelelektrode 3 entfernt. Hierdurch bleibt an der Mittelelektrode 3 ein edelmetallfreier Abschnitt 20 zurück und an der Masseelektrode 2 bleibt ein edelmetallfreier Abschnitt 14 zurück. Die edelmetallfreien Abschnitte 14, 20 können Zündkerzenelektrodenmaterial enthalten, sofern das

Zündkerzenelektrodenmaterial des vormaligen Verbindungsbereichs in diesen Bereichen nicht ebenfalls entfernt wurde. Figur 3 zeigt eine Zündkerzenelektrodenanordnung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Zündkerzenelektrodenanordnung 10 umfasst eine Mittelelektrode 3, die ringzylindrisch von einer Masseelektrode 2 umgeben ist. Die Mittelelektrode 3 und die Masseelektrode 2 sind durch einen Verbindungsbereich 11 miteinander verbunden. Die

Zündkerzenelektrodenanordnung 10 ist aus einem einstückigen

Zündkerzenelektrodengrundkörper hergestellt, so dass auch in der

Zündkerzenelektrodenanordnung 10 die Masseelektrode 2, die Mittelelektrode 3 und der Verbindungsbereich 11 einteilig, also auch aus demselben Material ohne Absätze oder Verbindungnähte gebildet sind.

Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung der Masseelektrode 2, der

Mittelelektrode 3 und des Verbindungsbereichs 1 1 umfasst einen Schritt des Entfernens von Zündkerzenelektrodenmaterial von dem

Zündkerzenelektrodengrundkörper. Der Zündkerzenelektrodengrundkörper kann in der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform beispielsweise eine vollzylindrische Form aufweisen mit einem Durchmesser A. Der Durchmesser A ist vorzugsweise maximal so groß wie der Innendurchmesser des Gehäuses der Zündkerze, in der die Zündkerzenelektrodenanordnung 10 verbaut werden soll, so dass ein passgenaues Befestigen der Zündkerzenelektrodenanordnung 10 einfach möglich ist.

Durch Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial entstehen vier freie Bereiche 16, die der Funkenstrecke F zuzurechnen sind.

Alternativ zu dem vorstehend ausgeführten Verfahren können die

Masseelektrode 2, die Mittelelektrode 3 und der Verbindungsbereich 11 auch durch Aufbau von Zündkerzenelektrodenmaterial, beispielsweise durch

Anwendung eines 3D-Druckverfahrens, einstückig ausgebildet werden.

Der Verbindungsbereich 1 1 besteht in der vorliegenden Ausführungsform aus vier Stegen 11 a, die jeweils im 90° Winkel zueinander angeordnet sind.

Auf der der Mittelelektrode 3 zugewandten Innenoberfläche 17 der

Masseelektrode 2 ist ein erstes Edelmetall 12 angeordnet. Auf der der

Masseelektrode 2 zugewandten Außenoberfläche 18 der Mittelelektrode 3 ist ein zweites Edelmetall 13 angeordnet. Das erste Edelmetall 12 und das zweite Edelmetall 13 sind nicht im Verbindungsbereich 1 1 angeordnet.

Zwischen dem ersten Edelmetall 12 und dem zweiten Edelmetall 13 ergibt sich die Funkenstrecke F.

Für die Herstellung einer Zündkerze unter Verwendung der hier gezeigten Zündkerzenelektrodenanordnung 10 wird der aus den vier Stegen 1 1a bestehende Verbindungsbereich 1 1 noch entfernt. Beispielsweise können Abschnitte 19 der Stege entfernt werden, so dass die Masseelektrode 2 und die Mittelelektrode 3 nicht mehr elektrisch miteinander verbunden sind. Die

Abschnitte 19 liegen zwischen dem ersten Edelmetall 12 und dem zweiten Edelmetall 13 im Freiraum 16. Durch Entfernen der Abschnitte 19 bleiben an der Masseelektrode 2 edelmetallfreie aber Zündkerzenelektrodenmaterial haltige Abschnitte 14 und an der Mittelelektrode 3 edelmetallfreie aber

Zündkerzenelektrodenmaterial haltige Abschnitte 20 zurück. Diese durchsetzen entsprechend das erste Edelmetall 12 und das zweite Edelmetall 13.

Vorzugsweise erfolgt das Entfernen des Verbindungsbereichs 1 1 derart, dass auch der zwischen dem ersten Edelmetall 12 und dem zweiten Edelmetall 13 angeordnete Verbindungsbereich 1 1 mindestens teilweise mitentfernt wird. Somit wird, wie in Figur 3 dargestellt, ein Abschnitt 21 entfernt. Dies führt zur Bildung von Freiräumen zwischen dem ersten Edelmetall 12 auf der einen Seite und dem zweiten Edelmetall 13 auf der anderen Seite und ferner zu freiliegenden Ecken 22 des ersten Edelmetalls 12 und freiliegenden Ecken 23 des zweiten

Edelmetalls 13, an denen Feldüberhöhungen im elektrischen Feld vorliegen, so dass sich der Zündspannungsbedarf für die Zündfunkenbildung verringert werden kann.

Nach dem Entfernen des Verbindungsbereichs 1 1 weist die Mittelelektrode 3 eine vollzylindrische Form und die Masseelektrode 2 die Form eines

Zylinderringes auf.

Durch das Vorsehen des Verbindungsbereichs 1 1 und der einstückigen

Ausgestaltung der Masseelektrode 2, der Mittelelektrode 3 und des

Verbindungsbereichs 1 1 , ergibt sich aufgrund der geometrischen Gestaltung der Zündkerzenelektrodenanordnung 10 ein fester und präzise vorbestimmbarer Elektrodenabstand, aus dem nach dem Aufbringen des ersten Edelmetalls 12 und des zweiten Edelmetalls 13 auch eine präzise ausgebildete Funkenstrecke F resultiert. Eine unter Verwendung der erfindungsgemäßen

Zündkerzenelektrodenanordnung 10 hergestellte Zündkerze zeichnet sich durch eine hohe Leistungsdichte und einen geringen funkenerosiven Verschleiß aus.