DE10014115B4

DE10014115B4 - Zündspule für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10014115B4
Application number: DE10014115A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kobe Kimura; Rei Kobe Takada; Hidesato Kobe Horii
Original assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Current assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: FR2791806B1; JP2000294434A; DE10014115A1; US6294973B1; FR2791806A1

Abstract

Zündspule zum Anlegen einer Hochspannung an eine Zündkerze, die im unteren Teil einer Zündkerzenbohrung in einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist, umfassend:
eine Kern-Spule-Anordnung (15) mit einem äußeren Ringkern (13), einem geraden Kern (14), der ein Inneres des äußeren Ringkerns schneidet, so daß ein geschlossener magnetischer Kreis in Zusammenwirkung mit dem äußeren Ringkern (13) gebildet ist, und einer Primärspule (11) und einer Sekundärspule (12), die konzentrisch in den äußeren Ringkern (13) eingepaßt und von dem die Primärspule (11) durchdringenden geraden Kern (14) getragen sind, und
ein Isolationsgehäuse (17), das einen Boden aufweist, an dem ein elektrisch mit der Zündkerze verbundener Hochspannungsanschluß (21) gehalten ist, und das die Primärwicklung (11), die Sekundärwicklung (12) und wenigstens teilweise den geraden Kern (14) darin trägt und aufnimmt, so daß die Kern-Spule-Anordnung (15) rechtwinklig zu einer Achse der Zündkerzenbohrung (31) des Verbrennungsmotors liegt,
wobei die Sekundärspule (12) die Form eines Balles aufweist und Spulenwicklungen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor, die beispielsweise an einem Kraftfahrzeugmotor angebracht ist, um an eine am unteren Teil einer Zündkerzenbohrung des Motors vorgesehene Zündkerze Hochspannung anzulegen und somit zu bewirken, daß die Zündkerze eine Funkenentladung erzeugt.

Die JP-P-A HEI 9-246070 beispielsweise offenbart eine Zündspule mit einem schlanken zylindrischen Hauptkörper, der in eine Zündkerzenbohrung eines Motors eingesetzt ist und einen offenen Magnetkreiskern in seiner Mitte, eine Primärspule und eine Sekundärspule außerhalb des Kerns und einen Armierungskern an seinem Außenumfang und einen Hochspannungsanschluß an seiner Spitze aufweist, und einer Zündkerze, die am unteren Teil der Zündkerzenbohrung vorgesehen ist und einen oberen Anschluß aufweist, der direkt mit dem Hochspannungsanschluß verbunden ist, um eine Hochspannung an den oberen Anschluß anzulegen. Da der schlanke zylindrische Hauptkörper im wesentlichen vollständig in der Zündkerzenbohrung aufgenommen ist, ist bei dieser Zündspule nach dem Stand der Technik der außerhalb des Motors zum Einbau der Zündspule erforderliche Raum äußerst gering.

Da jedoch ein Motor im allgemeinen aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, um sein Gewicht zu minimieren, und der offene Magnetkreiskern parallel zur Achse der Zündkerzenbohrung angeordnet ist, wird, wenn ein elektrischer Strom an die Primärspule angelegt wird und der magnetische Fluß, der durch den elektrischen Strom erzeugt wird, durch den Kern fließt, ein Wirbelstrom in dem die Zündkerzenbohrung umgebenden Aluminiumabschnitt erzeugt. Dieser Wirbelstrom erzeugt einen magnetischen Fluß, der den von dem elektrischen Strom erzeugten magnetischen Fluß aufhebt, so daß die Wirksamkeit der Zündspule verschlechtert wird.

Es gab in letzter Zeit einen zunehmenden Bedarf für eine Zündspule mit hoher Ausgangsleistung für einen Verbrennungsmotor, die auf einen Magermotor oder einen Motor mit alternativem Kraftstoff anwendbar ist. Da jedoch die Zündspule nach dem Stand der Technik keine gute Wirksamkeit aufweist, wie es oben beschrieben ist, befriedigt sie diesen Bedarf nicht. Da zusätzlich vom Standpunkt der Motorkonstruktion aus die Größe der Zündkerzenbohrung zur Aufnahme der Zündspule unvermeidbar begrenzt ist, ist es schwierig, einen hinreichenden Isolationsabstand in dem schlanken zylindrischen Hauptkörper der in einer derart größenbegrenzten Zündkerzenbohrung aufgenommenen Zündspule sicherzustellen. Da außerdem die Temperatur im Innern der Zündkerzenbohrung aufgrund der Wärme von dem Motor hoch ist, ist die in der Zündkerzenbohrung aufgenommene Zündspule einer hohen Temperatur ausgesetzt. Deshalb sollten sowohl der Isolationsabstand als auch die hohe Temperatur bei der Konstruktion der Zündspule berücksichtigt werden.

Um diese Nachteile zu beseitigen schlägt die JP-UM Registrierungsnr. 3052284 eine geformte Zündspule mit einem geschlossenen magnetischen Kreis vor, wie sie in 3 gezeigt ist, die einen Hochspannungsanschluß 6, der außerhalb eines Motors angebaut ist, eine Zündkerze 40, die am unteren Teil einer Zündkerzenbohrung 31 des Motors angebracht ist, und eine Hochspannungsrelaisverbindung 42 zur elektrischen Verbindung des Hochspannungsanschlusses 6 und der Zündkerze 40 umfaßt. Bei dieser Zündspule nach dem Stand der Technik sind die jeweiligen zentralen Schenkel 3' von zwei E-förmigen schichtweise aufgebauten Kernen 3a und 3b, die den geschlossenen magnetischen Kreis bilden, in das Innere eines mit einem Boden versehenen Isolationsgehäuses 4 eingesetzt, und zwar der eine von einer Unterseite und der andere von einer offenen Oberseite, so daß die zentralen Schenkel 3' aneinander anschlagen und mittels eines Klebstoffes oder durch Schweißen oder durch andere derartige Mittel im Innern des Gehäuses 4 miteinander verbunden sind und drumherum eine zylindrische Primärspule 1 und eine zylindrische Sekundärspule 2 tragen, die konzentrisch angeordnet sind. Schenkel 3'' auf gegenüberliegenden Seiten des Kerns 3a schlagen jeweils an diejenigen 3'' des Kerns 3b an und sind mit diesen verbunden, auf die gleiche Weise wie die zentralen Schenkel 3', aber außerhalb des Gehäuses 4.

Ferner ist das Loch im Boden 4' des Isolationsgehäuses 4, von dem aus beispielsweise der zentrale Schenkel 3' des Kerns 3a eingesetzt ist, durch einen Spulenkörper für die Primärwicklung 1 verstopft, und der zentrale Schenkel 3' des Kerns 3a ist von der Unterseite in den Innenumfang des Spulenkörpers der Primärspule geschoben. Andererseits ist der zentrale Schenkel 3' des Kerns 3b von der offenen Oberseite in den Innenumfang des Spulenkörpers der Primärspule geschoben und schlägt an den zentralen Schenkel 3' des Kerns 3a an und ist mittels eines Klebstoffes oder eines ähnlichen Mittels mit diesem verbunden.

Die Zündspule nach dem Stand der Technik ist an den Motor angebaut, und eine Hochspannung wird von der Zündspule an die Zündkerze 40 angelegt, die am unteren Teil der Zündkerzenbohrung 31 vorgesehen ist. Ei ne Kipphebel- oder Unterbrecherabdeckung 33, die mit einer zylindrischen Verlängerungsbohrung 32 versehen ist, die mit der oberen Öffnung der Zündkerze 31 in Verbindung steht, ist über den Motor gelegt und an diesem befestigt. Der Boden 4' des Isolationsgehäuses 4 der Zündspule ist seitlich gerichtet, so daß das Paar E-förmige Kerne 3a und 3b mit ihren jeweiligen miteinander verbundenen Schenkeln rechtwinklig zur Achse der Zündkerzenbohrung 31 und der Verlängerungsbohrung 32 steht. In diesem Zustand sind der Basisabschnitt 3 von einem der E-förmigen Kerne 3a und 3b, der aus dem Boden 4' des Isolationsgehäuses 4 herausgeschoben ist, und der Basisabschnitt 3 des anderen der E-förmigen Kerne 3a und 3b, der aus der offenen Seite des Gehäuses 4 herausgeschoben ist, mittels Bolzen usw. an einem Flansch 35 angebracht, der von einem scheibenförmigen Abschnitt 34 nach außen vorsteht, der einstückig am oberen Teil der zylindrischen Verlängerungsbohrung 32 der Kipphebelabdeckung 33 ausgebildet ist. Ein zylindrischer Hochspannungsabschnitt 7, der sich in einem Stück von der Seitenwand des Isolationsgehäuses 4 erstreckt, um den Hochspannungsanschluß 6 in diesem zu tragen, ist nach unten gerichtet und in das Innere der Verlängerungsbohrung 32 über das Innere des scheibenförmigen Abschnitts 34 der Kipphebelabdeckung 33 geschoben.

Eine obere Buchse 43 der Hochspannungsrelaisverbindung 42 bedeckt den zylindrischen Hochspannungsabschnitt 7 und verstopft die obere Öffnung der Verlängerungsbohrung 32, wohingegen eine untere Buchse 44 der Hochspannungsrelaisverbindung 42 die obere Hälfte der Zündkerze 40 bedeckt, die am unteren Teil der Zündkerzenbohrung 31 vorgesehen ist. Ein leitfähiges Element, wie eine Schraubenfeder 45, die in der Hochspannungsrelaisverbindung 42 in einem durchdringenden Zustand ge ten ist, verbindet den Hochspannungsanschluß 6 der Zündspule elektrisch mit dem oberen Anschluß 41 der Zündkerze.

Einer der Basisabschnitte 3 des Paares gegenüberliegender, E-förmiger Kerne 3a und 3b der Zündkerze steht von der Unterseite des Isolationsgehäuses 4 nach außen vor, und der andere von diesen steht von der durch eine feste Schicht 5 aus isolierendem Harz verstopften offenen Seite des Isolationsgehäuses 4 vor. Wenn das Isolationsgehäuse 4 seitlich gelegt ist, um die Kerne 3a und 3b rechtwinklig zur Achse der Zündkerzenbohrung 31 einzurichten, wird der Abstand zwischen den Basisabschnitten 3 der Kerne 3a und 3b lang. Da die Basisabschnitte 3 an dem Flansch 35 des scheibenförmigen Abschnitts 34 montiert sind, wird die Größe der außerhalb des Motors befestigten scheibenförmigen Abdeckung 34 des Deckels bzw. der Kipphebel- oder Unterbrecherabdeckung 33 entsprechend groß. Dies erfordert einen großen Raum außerhalb des Motors zum Einbau der scheibenförmigen Abdeckung 34.

In DE 43 09 818 C2 ist eine Zündeinheit für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule beschrieben, die aus einem Kern aus magnetisierbarem Material, einer darauf angeordneten Primär- und Sekundärwicklung sowie zwei Jochteilen, die beidseitig den magnetischen Fluß zwischen den beiden Enden des Kerns außerhalb der beiden Wicklungen zurückführen, besteht. Die Zündeinheit umfasst weiterhin einen in einem gemeinsamen Gehäuse integrierten Zündkerzenanschlusskontakt. Die Jochteile umschließen die Primär- und Sekundärwicklung etwa kreisringförmig mit über den gesamten Verlauf annähernd gleichbleibendem Materialquerschnitt und sind außerhalb des im Bereich der Wicklungen zumindest teilweise kugelförmigen Gehäuses angeordnet.

In US 5 781 092 ist eine Zündspule für eine Verbrennungsmaschine mit innerer Verbrennung beschrieben. Die Zündspule umfasst ein erstes Gehäuse, das wenigstens einen Öffnungsabschnitt an dessen Boden aufweist, eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung, die in dem ersten Gehäuse aufgenommen sind, und einen mit der Sekundärwicklung elektrisch verbundenen und innerhalb des ersten Gehäuses in der Nähe des Öffnungsabschnitts an dem Boden des Gehäuses angeordneten Sekundäranschluss. Ein zweites Gehäuse weist einen mit dem Öffnungsabschnitt am Boden des ersten Gehäuses verbundenen Abdeckabschnitt und einen sich von dem Abdeckabschnitt weg erstreckenden, zylindrischen Abschnitt auf. Die Zündspule umfasst weiterhin einen Hochspannungsanschluss, der einen auf einer Mittelachse des zylindrischen Abschnitts gehaltenen Schaft aufweist und der elektrisch mit dem Sekundäranschluss verbunden ist. Ein Harz ist in das erste Gehäuse und das damit verbundene zweite Gehäuse gefüllt, um die Primärwicklung, die Sekundärwicklung, den Sekundäranschluss und den Hochspannungsanschluss zu fixieren und gegeneinander zu isolieren.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine klein bemessene Zündspule zu schaffen, die keinen großen Raum außerhalb eines Motors zu ihrem Einbau erfordert und eine Verringerung der Ausgangsleistung beseitigen kann, die durch das Auftreten eines unerwünschten magnetischen Flusses hervorgerufen wird.

Um dieses Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor bereit, die eine Kern-Spule-Anordnung mit einem endlosen äußeren Ringkern, einem geraden Kern, der ein Inneres des äußeren Ringkerns schneidet, so daß ein geschlossener magnetischer Kreis in Zusammenwirkung mit dem äußeren Ringkern gebildet ist, und einer Primärspule und einer Sekundärspule, die konzentrisch in den äußeren Ringkern eingepaßt und von dem die Primärspule durchdringenden geraden Kern getragen sind, und ein Isolationsgehäuse umfaßt, das einen Boden aufweist, an dem ein elektrisch mit der Zündkerze verbundener Hochspannungsanschluß gehalten ist, das die Kern-Spule-Anordnung darin trägt und aufnimmt, so daß die Kern-Spule-Anordnung rechtwinklig zu einer Achse der Zündkerzenbohrung des Verbrennungsmotors liegt, und das eine feste Schicht aus isolierendem Harz enthält, die zur Befestigung der Kern-Spule-Anordnung an diesem über Gießformung hergestellt ist, wobei die Sekundärspule die Form eines Balles aufweist und Spulenwicklungen besitzt, deren Anzahl an einem Äquator des Balles am größten ist und allmählich in Richtung entgegengesetzter Pole des Balles abnimmt, wobei das Isolationsgehäuse einen unteren Abschnitt aufweist, der im Anschluß an eine untere Hälfte des Balles trichterförmig ist, um die untere Hälfte des Balles aufzunehmen, und wobei der trichterförmige untere Abschnitt des Isolationsgehäuses einen Teil aufweist, der in der Zündkerzenbohrung aufgenommen ist, wenn das Isolationsgehäuse an den Verbrennungsmotor montiert ist.

Der äußere Ringkern ist derart gebildet, daß er eine Innenumfangsfläche und eine Außenumfangsfläche aufweist, deren Form ähnlich wie die des Balles ist, und die derart angeordnet sind, daß die Innenumfangsfläche in der Nähe des Äquators des Balles liegt.

Der äußere Ringkern ist derart gebildet, daß er eine Breite aufweist, deren Doppeltes kleiner als eine Breite des geraden Kerns ist, und eine Höhe aufweist, die größer als eine Höhe des geraden Kerns ist, so daß der äuße re Ringkern eine Querschnittsfläche aufweist, die im wesentlichen gleich einer Querschnittsfläche des geraden Kerns ist.

Bei der erfindungsgemäßen Zündspule, wie sie oben beschrieben ist, ist die Sekundärspule ballförmig und weist Spulenwicklungen auf, deren Anzahl am Äquator des Balles am größten ist und allmählich in Richtung der entgegengesetzten Pole des Balles abnimmt. Das Isolationsgehäuse weist einen unteren Abschnitt auf, der im Anschluß an eine untere Hälfte des Balles trichterförmig ist, um die untere Hälfte des Balles aufzunehmen. Der trichterförmige untere Abschnitt des Isolationsgehäuses weist einen Teil auf, der in der Zündkerzenbohrung aufgenommen ist, wenn das Isolationsgehäuse an den Verbrennungsmotor montiert ist. Aus diesem Grund kann der außerhalb des Motors zum Einbau der Zündspule erforderliche Raum bis zu einem großen Ausmaß reduziert werden. Da der äußere Ringkern derart gebildet ist, daß er eine Innenumfangsfläche und eine Außenumfangsfläche mit einer dem Ball ähnlichen Form aufweist, kann zusätzlich der äußere Ringkern mit einer kleineren Größe als ein quadratisch geformter hergestellt sein. Da der äußere Ringkern derart gebildet ist, daß er eine Dicke aufweist, deren Doppeltes kleiner als die Breite des geraden Kerns ist, kann er ferner klein bemessen sein. Da die Kerne, die den geschlossenen magnetischen Kreis bilden, in einer Richtung rechtwinklig zur Achse der Zündkerzenbohrung angeordnet sind, wird außerdem die Wirksamkeit der Zündspule nicht herabgesetzt sein.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:
1(a) ein Längsquerschnitt, der eine Ausführungsform der Zündspule gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
1(b) ein Querschnitt, genommen entlang der Linie Ib-Ib in 1(a),
1(c) ein Querschnitt, genommen entlang der Linie Ic-Ic in 1(a),
2 ein Querschnitt, der die Zündspule von 1(a) an einen Motor montiert zeigt,
3(a) ein Querschnitt, der eine Zündspule nach dem Stand der Technik an einen Motor montiert zeigt,
3(b) ein Querschnitt, genommen entlang der Linie IIIb-IIIb in 3(a).
Die 1 und 2 veranschaulichen eine Ausführungsform der Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Bezugszeichen 11 eine Primärspule oder -wicklung bezeichnet, die in der Form einer quadratischen Säule gewickelt ist, und Bezugszeichen 12 eine Sekundärspule oder -wicklung bezeichnet, die konzentrisch mit der Primärspule 11 und außerhalb derselben gewickelt ist. Die Sekundärspule 12 ist zwischen benachbarten Flanschen einer Vielzahl von Flanschen aufgewickelt, die axial auf dem Außenumfang eines Spulenkörpers angeordnet sind, so daß der Durchmesser der Sekundärspule 12 in der Mitte in der Axialrichtung des Spulenkörpers am größten ist und allmählich in Richtung der entgegengesetzten Enden in der gleichen axialen Richtung abnimmt. Daher ist die Sekundärspule 12 zu einem Ball, wie einer Kugel oder einem Rugby-Ball, ausgebildet. Es versteht sich von selbst, daß die Länge der mittleren Flansche am größten ist und diejenigen der restlichen Flansche allmählich in Richtung der entgegengesetzten Enden des Spulenkörpers in der axialen Richtung abnimmt.
Die Größe der Sekundärspule 12, die in der axialen Mitte des Spulenkörpers gewickelt ist, beträgt, obwohl sie abhängig von der Größe der Zündspule und dem Durchmesser des Kupferdrahtes 12 schwankt, beispielsweise etwa 26 mm x etwa 32 mm und ist allmählich in Richtung der entgegengesetzten Enden kleiner hergestellt, an denen die Größe beispielsweise etwa 18 mm x etwa 24 mm beträgt. Die Anzahl von Spulenwicklungen zwischen jedem benachbarten Paar Flanschen beträgt ungefähr 2000 bis 3500 in der Mitte und nimmt allmählich auf ungefähr 250 bis 800 in Richtung der entgegengesetzten Enden ab.
Bezugszeichen 13 und 14 bezeichnen jeweils einen endlosen äußeren Ringkern und einen geraden Kern, der das Innere des äußeren Ringkerns schneidet. Der gerade Kern 14 durchdringt den Innenumfang eines Spulenkörpers für die Primärspule 11 und trägt die Primär- und Sekundärspulen 11 und 12 konzentrisch. Die Kerne 13 und 14 und die Spulen 11 und 12 bilden eine Kern-Spule-Anordnung 15 mit einem geschlossenen magnetischen Kreis.
Obwohl es kein Problem gibt, wenn jedes Ende des geraden Kerns 14 und der Innenumfang des äußeren Ringkerns 13 zwischen sich einen Spalt belassen, kann ein dünner Permanentmagnet 16 zwischen einem Ende des geraden Kerns 14 und dem entsprechenden Innenumfangsabschnitt des äußeren Ringkerns 13 angeordnet sein. In diesem Fall sind die ma gnetischen Pole der Oberflächen des dünnen Permanentmagneten 16, die dem einen Ende des geraden Kerns 14 bzw. dem entsprechenden Innenumfangsabschnitt des äußeren Ringkerns 13 zugewandt sind, derart gerichtet, daß ein magnetischer Fluß, der von dem dünnen Permanentmagneten 16 erzeugt wird, in der entgegengesetzten Richtung zu dem magnetischen Fluß liegt, der erzeugt wird, indem ein elektrischer Strom an die Primärspule 11 angelegt wird. Indem der Permanentmagnet derart an dem einen Ende des geraden Kerns 14 in Reihe relativ zu dem geschlossenen magnetischen Kreis der Kern-Spule-Anordnung 15 angeordnet wird, ist es möglich, eine Vormagnetisierung an die Kern-Spule-Anordnung 15 anzulegen, die Größe zu erhöhen, um die der magnetische Fluß des Kern-Spule-Anordnung 15 schwankt, und die Ausgangsleistung der Zündspule zu erhöhen.
Die Innen- und Außenumfangsflächen des äußeren Ringkerns 13 weisen vorzugsweise eine ähnliche Form wie die äußere Gestalt der Sekundärspule 12 auf und können entweder kugelförmig oder polygon sein. Eine Vielzahl von Stücken mit unterschiedlichen Größen, die eine kreisförmige oder polygone äußere und innere Gestalt aufweisen und jeweils aus einer Siliziumstahlplatte ausgestanzt sind oder gebildet sind, indem Siliziumstahlplattensegmente mit Ω-förmigen Vorsprüngen und Ω-förmigen Ausnehmungen kombiniert sind oder indem ein im wesentlichen U-förmiges Siliziumstahlplattensegment und ein im wesentlichen I-förmiges Siliziumstahlplattensegment kombiniert sind, sind schichtweise zu einem kugelförmigen oder polygonen äußeren Ringkern 13 aufgebaut.
Mit Bezugszeichen 17 ist ein Isolationsgehäuse aus Kunstharz zur Aufnahme der Kern-Spule-Anordnung 15 bezeichnet, wobei die Kerne 13 und 14 seitlich gelegt sind und die Kern-Spule-Anordnung 15 mit diesem über eine Schicht 18 aus isolierendem Harz befestigen, das im Innern des Isolationsgehäuses 17 über Gießformung hergestellt und verfestigt ist. Das Isolationsgehäuse 17 umfaßt einen unteren Abschnitt 19, der im Anschluß an einen unteren kugelförmigen Abschnitt 12' der Sekundärspule 12 trichterförmig ist und von den unteren Flächen der Kerne 13 und 14 nach unten vorsteht, um den unteren kugelförmigen Abschnitt 12' aufzunehmen, und der einstückig mit einem zylindrischen Hochspannungsteil 22 versehen ist, der von der äußeren unteren Mitte des trichterförmigen unteren Abschnitts 19 nach unten vorsteht, um in diesem einen Hochspannungsanschluß 21 zu halten, und einen oberen zylindrischen Abschnitt 20, der einstückig am oberen Ende des trichterförmigen unteren Abschnitts 19 gebildet ist, so daß er den äußeren Ringkern 13 umgibt, und einstückig mit einer Primärbuchse 23 für einen primärseitigen Anschluß versehen ist, die von einer Seite des oberen zylindrischen Abschnitts 20 nach außen vorsteht. Der trichterförmige untere Abschnitt 19 kann in eine Zündkerzenbohrung 31 eines Motors oder eine Verlängerungsbohrung 32, die mit der Zündkerzenbohrung 31 in Verbindung steht, geschoben sein.
Das untere Ende des oberen zylindrischen Abschnitts 20, das einstückig am oberen Ende des trichterförmigen unteren Abschnitts 19 gebildet ist, ist vorzugsweise mit einer endlosen Abstützstufe 24 versehen, die nach innen vorsteht, um das untere Ende des äußeren Ringkerns 13 aufzunehmen.
Die Zündspule der vorliegenden Erfindung wird gebildet, indem die Kern-Spule-Anordnung 15 im Innern des Isolationsgehäuses 17 aufgenommen wird, die Sekundärspule 12 mit dem Hochspannungsanschluß 21 und die Primärspule 11 mit dem primärseitigen Anschluß der primärseitigen Buchse 23 verbunden werden, das untere Ende des äußeren Ringkerns 13 auf der Abstützstufe 24 angeordnet wird, eine feste oder massive Schicht 18 über Gießformung hergestellt wird, indem ein isolierendes Harz, wie ein warmhärtendes Epoxidharz, in das Isolationsgehäuse 17 gefüllt wird, wodurch die Kern-Spule-Anordnung 15 im Innern des Isolationsgehäuses 17 befestigt wird und der untere kugelförmige Abschnitt 12' der Sekundärspule 12 in dem trichterförmigen unteren Abschnitt 19 des Isolationsgehäuses 17 aufgenommen wird.
Eine Hochspannung wird von der derart aufgebauten und an den Motor montierten Zündspule an eine Zündkerze 40 angelegt, die an dem unteren Teil der Zündkerzenbohrung 31 des Motors angeordnet ist, indem der trichterförmige untere Abschnitt 19 des Isolationsgehäuses 17 einschließlich des zylindrischen Hochspannungsteils 22 von unten bedeckt wird, wobei eine obere Buchse 43 einer Hochspannungsrelaisverbindung 42 vorgerückt wird, bis das oberen Ende der oberen Buchse 43 an der Abstützstufe 24 anschlägt, und der Hochspannungsanschluß 21 der Zündspule mit einem oberen Anschluß 41 der Zündkerze 40 unter Verwendung eines leitfähigen Elements 45, wie einer Schraubenfeder (von der nur der obere und der untere Abschnitt gezeigt sind), die im Innern der Hochspannungsrelaisverbindung 42 in einem durchdringenden Zustand (2) gehalten ist, verbunden wird. In diesem Fall ist ein Flansch 25, der sich von einer Seite des oberen zylindrischen Abschnitts 20 des Isolationsgehäuses 17 nach außen erstreckt, an einem Trägerstab 36, der von einer Kipphebelabdeckung 33 aus ansteigt, mittels eines Bolzens befestigt. Ferner sind den Abschnitten in 2, die denjenigen in 3 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen gegeben worden, und die detaillierte Beschreibung der Abschnitte in 2 ist weggelassen worden.
Indem die Zündspule derart an den Motor montiert wird, wird der trichterförmige untere Abschnitt 19 des Isolationsgehäuses 17, in dem der untere kugelförmige Abschnitt 12' der Sekundärspule 12, der von den Kernen 13 und 14 vorsteht, aufgenommen ist, in die Zündkerzenbohrung 31 oder die aufwärts kommunizierende Verlängerungsbohrung 32 geschoben. Deshalb kann der außerhalb des Motors zum Einbau der Zündspule erforderliche Raum klein eingerichtet werden.
Die Innen- und Außenumfangsflächen des äußeren Ringkerns 13 sind jeweils zu einem Ball, wie einer Kugel oder einem Rugby-Ball, mit einer Form ähnlich wie die Gestalt der Sekundärspule 12 ausgebildet, und seine Innenumfangsfläche ist in der Nähe des Äquators der Sekundärspule 12 angeordnet.
Der äußere Ringkern 13 ist an seiner Außenumfangsfläche mit einer Vielzahl von Rippen 13' versehen, die in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, so daß sie an der Innenumfangsfläche des oberen zylindrischen Abschnitts 20 des Isolationsgehäuses 17 anschlagen. Dies ist vorteilhaft, weil Spalten 20' zwischen der Außenumfangsfläche des äußeren Ringkerns 13 und der Innenumfangsfläche des oberen zylindrischen Abschnitts 20 zurückbleiben können, die beim Verfestigen überschüssiger Mengen des isolierenden Harzes, das bei der Gießformung des isolierenden Harzes in die Spalten eintritt, verwendbar sind.
In 1(c) ist die Summe der Breiten W₁ und W₂ (die doppelte Dicke) des äußeren Ringkerns 13 kleiner als die Breite W₃ des geraden Kerns 14 festgelegt, wodurch es ermöglicht wird, daß der Durchmesser oder die Gestalt des äußeren Ringkerns kleiner sein kann und folglich der Durchmesser des oberen zylindrischen Abschnitts 20 des Isolationsgehäuses 17 kleiner sein kann. Infolgedessen kann die Zündspule klein bemessen und mit geringem Gewicht hergestellt werden, und der außerhalb des Motors zum Einbau der Zündspule erforderliche Raum kann klein eingerichtet werden. Wenn jedoch die Summe der Breiten W₁ und W₂ des äußeren Ringkerns 13 kleiner als die Breite W₃ des geraden Kerns 14 festgelegt wird, wie es oben beschrieben ist, ist die Längsquerschnittsfläche des äußeren Ringkerns 13 kleiner als diejenige des geraden Kerns 14. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, daß der magnetische Fluß, der durch den aus den Kernen 13 und 14 gebildeten, geschlossenen, magnetischen Kreis fließt, nachteilig beeinflußt wird und die Ausgangsleistung der Zündspule abnimmt. Um dies zu vermeiden, kann die Dicke T₁ (Höhe) des äußeren Ringkerns 13 größer als die Dicke T₂ (Höhe) des geraden Kerns 14 festgelegt werden, wie es in 1(b) gezeigt ist, so daß die Längsquerschnittsfläche des äußeren Ringkerns 13 im wesentlichen gleich wie diejenige des geraden Kerns 14 wird.
Die axial entgegengesetzten Enden der Primärspule 11, die der gerade Kern 14 durchdringt, stehen von den axial entgegengesetzten Enden der außerhalb der Primärspule 11 befestigten Sekundärspule 12 geringfügig nach außen vor. Der trichterförmige untere Abschnitt 19 des Isolationsgehäuses 17 ist auf der Innenumfangsfläche an seinem unteren Ende mit zwei Abstützstufen 26 versehen, die in der diametralen Richtung gegenübergestellt sind, um die entgegengesetzten Enden des Flansches des Spulenkörpers für die Primärspule 11 abzustützen. Die Abstützstufen 26 können zu einer ringförmigen Abstützstufe ausgebildet sein.
Da der gerade Kern 14 das Innere des äußeren Ringkerns 13 schneidet und an der Innenumfangsfläche des äußeren Ringkerns 13 befestigt ist, bewirken die Abstützstufen 24 und 26, daß die Kern-Spule-Anordnung 15 im Innern des Isolationsgehäuses 17 sicher gehalten ist, bis das isolierende Harz, das im Innern des Isolationsgehäuses 17, in dem die Kern-Spule-Anordnung 15 aufgenommen worden ist, über Gießformung hergestellt worden ist, sich verfestigt hat. Eine der Abstützstufen 24 und 26 kann weggelassen werden, weil der äußere Ringkern 13 und der gerade Kern 14 einstückig aneinander befestigt sind.
Wie es vorstehend beschrieben wurde, ist bei der erfindungsgemäßen Zündspule der Sekundärspule die Form eines Balles, wie einer Kugel oder eines Rugby-Balles, gegeben worden, so daß die Anzahl der Wicklungen der Spule in ihrer axialen Mitte am größten ist und allmählich in Richtung ihrer entgegengesetzten axialen Enden abnimmt. Das Isolationsgehäuse weist einen unteren Abschnitt auf, der im Anschluß an die untere Hälfte der Gestalt der Sekundärspule trichterförmig ist, um die untere Hälfte der Sekundärspule aufzunehmen, und der mit einem Teil versehen ist, der in einer Zündkerzenbohrung eines Motors aufgenommen sein kann, wenn das Isolationsgehäuse an den Motor montiert ist. Diese Konstruktion ermöglicht es, daß der außerhalb des Motors zum, Einbau der Zündspule erforderliche Raum klein sein kann und daß der Motorraum klein bemessen sein kann.
Da die Innen- und Außenumfangsflächen des äußeren Ringkerns der erfindungsgemäßen Zündspule eine ähnliche Form wie die Gestalt der Sekundärspule aufweisen, kann die Zündspule außerdem klein bemessen und mit geringem Gewicht hergestellt werden. Da die Kerne, die den geschlossenen magnetischen Kreis der erfindungsgemäßen Zündspule bilden, rechtwinklig zur Achse der Zündkerzenbohrung des Motors angeordnet sind, wird zudem die Ausgangsleistung der Zündspule nicht herabgesetzt.
Zusammengefaßt umfaßt eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor eine Kern-Spule-Anordnung mit einem endlosen äußeren Ringkern, einem geraden Kern, der das Innere des äußeren Ringkerns schneidet, so daß ein geschlossener magnetischer Kreis in Zusammenwirkung mit dem äußeren Ringkern gebildet ist, und einer Primärspule und einer Sekundärspule, die konzentrisch in dem äußeren Ringkern eingepaßt und von dem die Primärspule durchdringenden geraden Kern getragen sind, und ein Isolationsgehäuse, das einen Boden aufweist, an dem ein elektrisch mit der Zündkerze verbundender Hochspannungsanschluß gehalten ist, und das die Kern-Spule-Anordnung darin trägt und aufnimmt, so daß die Kern-Spule-Anordnung rechtwinklig zur Achse der Zündkerzenbohrung des Motors liegt, und das eine feste Schicht aus isolierendem Harz enthält, die zur Befestigung der Kern-Spule-Anordnung an diesem über Gießformung hergestellt ist. Die Sekundärspule ist ballförmig und besitzt Spulenwicklungen, deren Anzahl am Äquator des Balles am größten ist und allmählich in Richtung der entgegengesetzten Pole des Balles abnimmt. Das Isolationsgehäuse weist einen unteren Abschnitt auf, der im Anschluß an eine untere Hälfte des Balles trichterförmig ist, um die untere Hälfte des Balles aufzunehmen. Der trichterförmige untere Abschnitt des Isolationsgehäuses weist einen Teil auf, der in der Zündkerzenbohrung aufgenommen ist, wenn das Isolationsgehäuse an den Motor montiert ist.

Claims

Zündspule zum Anlegen einer Hochspannung an eine Zündkerze, die im unteren Teil einer Zündkerzenbohrung in einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist, umfassend: eine Kern-Spule-Anordnung (15) mit einem äußeren Ringkern (13), einem geraden Kern (14), der ein Inneres des äußeren Ringkerns schneidet, so daß ein geschlossener magnetischer Kreis in Zusammenwirkung mit dem äußeren Ringkern (13) gebildet ist, und einer Primärspule (11) und einer Sekundärspule (12), die konzentrisch in den äußeren Ringkern (13) eingepaßt und von dem die Primärspule (11) durchdringenden geraden Kern (14) getragen sind, und ein Isolationsgehäuse (17), das einen Boden aufweist, an dem ein elektrisch mit der Zündkerze verbundener Hochspannungsanschluß (21) gehalten ist, und das die Primärwicklung (11), die Sekundärwicklung (12) und wenigstens teilweise den geraden Kern (14) darin trägt und aufnimmt, so daß die Kern-Spule-Anordnung (15) rechtwinklig zu einer Achse der Zündkerzenbohrung (31) des Verbrennungsmotors liegt, wobei die Sekundärspule (12) die Form eines Balles aufweist und Spulenwicklungen besitzt, deren Anzahl an einem Äquator des Balles am größten ist und allmählich in Richtung entgegengesetzter Pole des Balles abnimmt, wobei das Isolationsgehäuse (17) einen unteren Abschnitt (19) aufweist, der im Anschluß an eine untere Hälfte (12') des Balles trichterförmig ist, um die untere Hälfte des Balles aufzunehmen, und wobei der trichterförmige untere Abschnitt (19) des Isolationsgehäuses (17) einen Teil aufweist, der in der Zündkerzenbohrung aufgenommen ist, wenn das Isolationsgehäuse (17) an den Verbrennungsmotor montiert ist dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationsgehäuse (17) eine feste Schicht aus isolierendem Harz (18) enthält, die zur Befestigung der Kern-Spule-Anordnung (15) an diesem über Gießformung hergestellt ist, daß der äußere Ringkern (11) endlos ist, und daß der äußere Ringkern (11) und der gerade Kern (12) innerhalb des Isolationsgehäuses (17) angeordnet sind.
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringkern (11) derart gebildet ist, daß er eine Innenumfangsfläche und eine Außenumfangsfläche aufweist, deren Form ähnlich wie die des Balles ist, und die derart angeordnet sind, daß die Innenumfangsfläche in der Nähe des Äquators des Balles liegt.
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringkern (11) derart gebildet ist, daß er eine Breite aufweist, deren Doppeltes kleiner als eine Breite des geraden Kerns (12) ist, und eine Höhe aufweist, die größer als eine Höhe des geraden Kerns (12) ist, so daß der äußere Ringkern (11) eine Querschnittsfläche aufweist, die im wesentlichen gleich einer Querschnittsfläche des geraden Kerns (12) ist.
Zündspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringkern (11) derart gebildet ist, daß er eine Breite aufweist, deren Doppeltes kleiner als eine Breite des geraden Kerns (12) ist, und eine Höhe aufweist, die größer als eine Höhe des geraden Kerns (12) ist, so daß der äußere Ringkern (11) eine Querschnittsfläche aufweist, die im wesentlichen gleich einer Querschnittsfläche des geraden Kerns (12) ist.