DE10138975A1 - Elektrische Verbindung für eine Zündkerze und Verfahren zu deren Montage - Google Patents

Abstract

Es wird eine elektrische Verbindung zwischen einem Hochspannungsanschluß und einem Zündkerzenkopf geschaffen. Ein Gehäuse enthält einen Hochspannungsanschluß, der mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist. Ein Verbinderteil geht von einem Bodenteil des Gehäuses aus, der wiederum an einer Isolatorkappe zur Befestigung an einer Zündkerze gesichert ist. Der Hochspannungsanschluß weist einen innerhalb des Verbinderteils verlaufenden Nippel auf. Ein Blattfederelement liegt am Nippel an und wird an diesem sicher zurückgehalten. Der Kopf der Zündkerze wird in den Verbinderteil eingesetzt und steht mit dem Blattfederelement in Eingriff. Die elastischen Eigenschaften des Blattfederelements, die durch das Zusammenwirken des Blattfederelements und des Verbinderteils geliefert werden, ermöglichen ein kompaktes, jedoch sicheres Verbindungssystem.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbin­ dung zwischen einem Hochspannungsanschluß und einem Zünd­ kerzenkopf und insbesondere auf einen Zündkerzenverbinder mit einem Mehrpunkt-Kontaktsystem, das eine Berührungsfläche mit erhöhter Federkraft, ein kompaktes Baugruppensystem und redu­ zierte bzw. verkleinerte Teile aufweist.

Elektrische Verbindungen zwischen einem Hochspannungs­ anschluß und einem Zündkerzenkopf sind in der Technik wohlbe­ kannt. Ein Hochspannungsleitungsdraht geht typischerweise von einer zentralen Spulenanordnung einer Hochspannungsquelle aus. Der Zuleitungsdraht enthält einen Hochspannungs-Metall­ mantel mit einer isolierenden Beschichtung. Der Mantel des Metalleiters ist mit einem üblicherweise aus gestanztem Blech geschaffenen Verbinder verbunden, der eine umlaufende Klemme bildet, die auf den Zündkerzenkopf schnappt. Eine isolierende Kappe ist ebenfalls vorgesehen, um die Verbindung zwischen dem Hochspannungsleitungsdraht und der Zündkerze zu bedecken. Diese Anordnung sieht keinen Spielraum beim Montieren bzw. Zusammenbauen der Verbindung vor. Die elastische isolierende Kappe muß ausreichend über die Zündkerze angeordnet werden, bevor die Verbindung mit dem Zündkerzenkopf hergestellt wer­ den kann. Überdies haben diese Anordnungen nach dem Stand der Technik oft eine Entkoppelung zwischen der Klemme und dem Me­ tallmantel zur Folge, wenn der Leitungsdraht von der Zündker­ ze getrennt wird.

Es ist auch bekannt, eine Feder innerhalb einer elektri­ schen Verbindung eines Zündkerzenkopfes zu nutzen. Federn nutzende Verbindungen nach dem Stand der Technik sind jedoch komplex, teuer und liefern nicht zuverlässig eine sichere Be­ festigung der Feder an den Hochspannungsanschluß. Überdies erfordern die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik kom­ plizierte Techniken und Spezialwerkzeuge zur Montage.

Mehrere Zündkerzenfedern nach dem Stand der Technik wer­ den in Zündspulenanwendungen verwendet. Die meisten der her­ kömmlichen Entwürfe nutzen eine schraubenförmige Druckfeder, um den Kontakt zwischen der Spule und der Zündkerze herzu­ stellen. Einige der herkömmlichen Entwürfe verwenden eine C- Feder, um einen Kontakt herzustellen und auch die Hochspan­ nungsleitung zusammen mit der Kappe an der Zündkerze fest­ zuhalten. Ein solcher Kontakt hat einen zylindrischen Hohl­ raum, der die Spitze der Zündkerze und eine Blattfeder in ei­ ner c-Form enthält, die einen ständigen Kontakt mit der Zünd­ kerze sicherstellt und auch den Zündkerzendraht oder die Spu­ le auf der Zündkerze festhält.

Benötigt wird ein verbesserter Verbinder zwischen der Zündkerze und dem Hochspannungsanschluß, wodurch das Verbin­ dersystem kompakter ist, einen gewissen Spielraum bei der An­ ordnung der Zündkerze bezüglich der Motorbohrung erlaubt und eine hohe Federrückhaltung ermöglicht, um die Berührungsflä­ che der Verbinders zu verbessern.

Um dem Stand der Technik inhärente Probleme zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung einen einzigartigen, jedoch vereinfachten Entwurf für eine elektrische Verbindung zwi­ schen einem Zündkerzenkopf und einem Hochspannungsanschluß, der eine einfache Montage erleichtert.

Um die Ziele und verbesserte Struktur der vorliegenden Erfindung zu erreichen, umfaßt eine elektrische Verbindung eine elastische Dreipunkt-Kontaktfeder, die als dreiteiliger Blattfederverbinder ausgebildet ist, der über den Zündkerzen­ kopf schnappt. Ein Gehäuseelement spannt die Kontaktfeder in eine Arbeitsstellung mit sicherem Eingriff vor.

Bei der baulichen Art dieser Erfindung wird die Spitze der Zündkerze aus drei Richtungen, die um 120 Grad beabstan­ det sind, eingeklemmt oder kontaktiert. Die Blattfedern neh­ men axial keinen Raum ein; daher ist die Baugruppe kompakter. Indem drei Kontaktpunkte zusammen mit einer höheren Federlast vorgesehen werden, besteht eine größere Chance, einen ständi­ gen Kontakt zwischen der Zündkerze und dem Hochspannungsan­ schluß aufrechtzuerhalten. Außerdem bietet das System mit ho­ her Federrückhaltung die Möglichkeit, die Verwendung einer Klammer bzw. Schelle, die Notwendigkeit eines Befestigungs­ vorsprung auf einer Nockenabdeckung, die Verwendung einer Schraube zu eliminieren, und eliminiert einen Arbeitsvorgang in der Motorfertigungsfabrik. Außerdem ermöglicht der vorge­ schlagene erfinderische Entwurf eine radiale Flexibilität hinsichtlich der Lage der Spule oder des Zündkerzendrahtes bezüglich der Spitze der Zündkerze.

In der bevorzugten Ausführungsform ist das dreiteilige Blattfederelement dieser Erfindung ein gestanztes Teil, wobei ein Messing- oder Zinkkontakt ein Gußteil ist, dem ein zwei­ ter Arbeitsvorgang folgt, um Grate von den Oberflächen zu entfernen, die die Feder berühren.

Andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.

Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfin­ dung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen leichter ersichtlich, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird, in welchen:

Fig. 1 eine Schnittansicht der Zündkerzenverbindung ge­ mäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Hochspannungs-Domver­ bindung für eine Zündkerze von Fig. 1 in einem Vormontage­ zustand ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht der Hochspannungs-Domver­ bindung für eine Zündkerze von Fig. 2 nach einer Montage ist, wobei die Zündkerze weggelassen ist;

Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines mehrbeinigen Blattfederelements ist;

Fig. 5 eine Draufsicht des mehrbeinigen Blattfederele­ ments von Fig. 4 veranschaulicht;

Fig. 6 eine Seitenansicht des mehrbeinigen Blattfeder­ elements von Fig. 4 ist;

Fig. 7 eine Querschnittansicht des mehrbeinigen Blatt­ federelements von Fig. 4 ist, gelegt entlang einer Schnitt­ linie VII-VII von Fig. 5.

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfin­ dung werden im folgenden mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 stellt eine elektrische Verbindung gemäß der vor­ liegenden Erfindung dar. Ein Gehäuseelement 1 weist einen zentralen Aufnahmebereich 2 auf, der dafür eingerichtet ist, eine Stiftfederanordnung aufzunehmen, wie sie der Fachmann kennen mag. Der zentrale Aufnahmebereich 2 kann einen von ei­ ner zentral gelegenen Spule ausgehenden Anschlußleitungsdraht aufnehmen. Das Gehäuse 1 erstreckt sich zum Bodenteil 3, von dem ein Verbinderteil 4 in Richtung auf den Keramikisolator­ teil 6 der Zündkerze 5 ausgeht. Der Verbinderteil 4 ist vor­ zugsweise ein hohles Rohr, das vom Bodenteil 3 des Gehäuse­ elements 1 ausgeht und nach außen verlaufenden Kämme oder Wi­ derhaken 13 aufweist. Ein Hochspannungsanschluß 8 erstreckt sich durch eine Bohrung 7, die durch den Bodenteil 3 des Ge­ häuses 1 verläuft. Innerhalb des Verbinderteils 4 befindet sich ein Nippel 9 mit einem verbreiterten Sitzflächenteil 10 und einem entlang der Mittelachse des Gehäuseelements verlau­ fenden Befestigungsstiel 11. Eine isolierende Kappe 12 aus einem elastischen Material ist am Verbinderteil 4 über die Widerhaken 13 gesichert, die vom Verbinderteil 4 nach außen verlaufen. Die Isolatorkappe 12 verläuft um den Keramik­ isolator 6 und steht mit diesem reibschlüssig in Eingriff, um eine Verbindung dazwischen aufrechtzuerhalten.

Der Zündkerzenkopf 15 ist innerhalb der Isolatorkappe 12 und des Verbinderteils 4 des Gehäuses 1 angeordnet. Zwischen dem Zündkerzenkopf 15 und dem Nippel 9 ist ein Blattfederele­ ment 16 angeordnet. Ein erstes Ende 17 des Blattfederelements 16 hat eine zentrale Öffnung 17a, die so bemessen ist, daß sie auf den Stiel 11 reibschlüssig paßt. In einer Ausfüh­ rungsform ist der Stiel 11 mit einer Umfangsrille 11a ausge­ bildet, die geschaffen ist, um das erste Ende 17 des Blatt­ federelements 16 aufzunehmen, was einen verriegelnden Reib­ sitz dazwischen schafft. Eine solche Anordnung verhindert, daß das Blattfederelement von dem Hochspannungsanschluß unab­ sichtlich gelöst wird, wenn der Zündkerzenkopf 15 bewegt wird.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt das Blattfederele­ ment 16 eine Mehrzahl von Kontaktbeinen 16a (zwei Beine 16a sind in Fig. 1 dargestellt, aber eine beliebige geeignete Zahl kann vorgesehen werden; in der bevorzugten Ausführungs­ form sind jedoch drei Beine 16a vorgesehen).

Mit Verweis auf Fig. 2 und 3 wird nun das bauliche Zu­ sammenwirken der Blattfeder 16 und des Verbinderteils 4 be­ schrieben. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Blattfeder­ element 16 in den durch den Verbinderteil 4 definierten Hohl­ raum eingesetzt, und während des Einsetzens werden die Kon­ taktbeine 16a durch die Wände des Verbinderteils 4 geringfü­ gig (etwa 10 Grad) zusammengedrückt. Nach Montage der Blatt­ feder auf dem Stiel 11 nehmen die Kontaktbeine 16a die in Fig. 3 gezeigte Stellung ein. Bei der Anordnung dieser Erfin­ dung können die verschiedenen Federkräfte zwischen den Kon­ taktbeinen 16a und dem Zündkerzenkopf 15 durch die Abmessun­ gen und die Gestaltung der Blattfeder 16 genau gesteuert wer­ den. Mit anderen Worten, verschiedene Abmessungen einschließ­ lich, nicht aber darauf beschränkt, der Dicke und der Breite jedes Kontaktbeins 16a, des Innendurchmessers des Verbinder­ teils 4, des Materials des Blattfederelements 16 und der Form und Anordnung jedes Kontaktbeines 16a definieren die Feder­ kräfte zwischen dem Blattfederelement 16 und dem Zündkerzen­ kopf 15.

Wie durch die Veranschaulichung der dreiteiligen Blattfe­ der 16 dargestellt ist, schafft der Verbinderaufbau dieser Erfindung einen einzigartigen, jedoch vereinfachten Entwurf für eine elektrische Verbindung zwischen einem Zündkerzenkopf und einem Hochspannungsanschluß, der eine einfach Montage er­ leichtert. Die vorliegende Erfindung ist eine elektrische Verbindung mit einer elastischen Mehrpunkt-Kontaktfeder, die als Blattfederverbinder ausgebildet ist, der über den Zünd­ kerzenkopf schnappt. Ein Gehäuseelement spannt die Kontaktfe­ der in eine Arbeitsstellung mit sicherem Eingriff vor.

Bei der baulichen Anordnung dieser Erfindung wird die Spitze der Zündkerze aus mehreren Richtungen, die gleichmäßig beabstandet sind, eingeklemmt oder kontaktiert. Das Blattfe­ derelement nimmt axial keinen Raum ein; daher ist die Bau­ gruppe kompakter. Indem drei Kontaktpunkte zusammen mit einer höheren Federbelastung vorgesehen werden, besteht eine größe­ re Chance, einen ständigen Kontakt zwischen der Zündkerze und dem Hochspannungsanschluß aufrechtzuerhalten. Außerdem bietet das System mit hoher Federrückhaltung die Möglichkeit, die Verwendung einer Klemme, die Notwendigkeit eines Befesti­ gungsvorsprungs auf der Nockenabdeckung, die Verwendung einer Schraube zu eliminieren, und beseitigt einen Arbeitsvorgang in der Motormontagefabrik.

In der bevorzugten Ausführungsform ist das dreiteilige Blattfedererlement dieser Erfindung ein gestanztes Teil, bei dem ein Messing- oder Zinkkontakt ein Gußteil ist, dem ein zweiter Arbeitsvorgang folgt, um Grate von den Oberflächen, die die Feder berühren, zu entfernen.

Obgleich die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ih­ rer bevorzugten Ausführungsform mit Verweis auf die beilie­ genden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ver­ steht es sich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen dem Fachmann ersichtlich werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (14)

1. Elektrische Verbindung für eine Zündkerze, aufweisend: ein Gehäuse mit einem Hochspannungsanschluß, der dafür eingerichtet ist, mit einer Hochspannungsquelle verbunden zu werden, um die Zündkerze zu erregen;
einen Verbinderteil, der von einem Gehäuse ausgeht, wobei der Verbinderteil einen Hohlraum definiert, der bemessen ist, um einen Kopf der Zündkerze darin aufzunehmen;
eine isolierende Kappe, die am Gehäuse gesichert und da­ für eingerichtet ist, mit der Zündkerze verbunden zu werden; und
ein Blattfederelement, das an dem Hochspannungsanschluß gesichert ist und elastisch auf eine innere Umfangsfläche des Verbinderteils wirkt, wobei das Blattfederelement dafür ein­ gerichtet ist, gegen den Kopf der Zündkerze zu drücken, wo­ durch eine elektrische Verbindung zwischen dem Blattfederele­ ment und dem Kopf hergestellt wird.

2. Elektrische Verbindung nach Anspruch 1, wobei das Blattfederelement ein erstes Ende, das das Blattfederelement am Gehäuse befestigt, und eine Mehrzahl Kontaktbeine auf­ weist, die bezüglich des Kopfes der Zündkerze elastisch ange­ ordnet sind.

3. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 2, wobei zumin­ dest ein Kontaktbein des Blattfederelements eine elastische Blattfederanordnung definiert, die gegen den Kopfanschluß der Zündkerze wirkt.

4. Elektrische Verbindung nach Anspruch 2, wobei die Kon­ taktbeine elastisch gegen die innere Umfangsfläche des Ver­ binderteils wirken.

5. Elektrische Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Hochspannungsanschluß ein Stielelement aufweist, wobei das Blattfederelement an dem Stielelement angebracht wird, um da­ durch eine sichere Verbindung dazwischen zu schaffen.

6. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei der Ver­ binderteil des Gehäuses mehrere außen verlaufende Widerhaken aufweist, die innerhalb der Isolatorkappe angeordnet sind und an deren innerer Umfangsfläche anliegen, um eine sichere Be­ festigung dazwischen zu bilden.

7. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei das Blattfederelement drei Kontaktbeine aufweist, die um die In­ nenfläche des Verbinderteils gleichmäßig beabstandet sind.

8. Elektrischer Verbinder zwischen einer Hochspannungs­ quelle und einer Zündkerze, wobei die Zündkerze einen Kopfan­ schluß und einen Keramikisolatorteil aufweist, wobei der Ver­ binder umfaßt:
ein Gehäuse mit einem zentralen Aufnahmebereich, der sich zu einem Bodenteil erstreckt, wobei das Gehäuse einen Verbin­ derteil aufweist, der vom Boden ausgeht und um den Zündker­ zenkopf angeordnet ist und sich in Richtung auf den Keramik­ isolatorteil erstreckt;
eine Isolatorkappe, die am Verbinderteil des Gehäuses ge­ sichert ist und am Keramikisolatorteil der Zündkerze reib­ schlüssig anliegt, um das Gehäuse mit der Zündkerze zu ver­ binden;
einen Hochspannungsanschluß, der am Bodenteil des Gehäu­ ses gesichert ist und ein innerhalb des Verbinderteils ver­ laufendes Stielelement aufweist; und
ein mehrbeiniges Kontaktelement, das am Stielelement an­ liegt und Metallmaterial aufweist und innerhalb des Verbin­ derteils angeordnet ist, wobei jedes Kontaktbein des mehrbei­ nigen Kontaktelements an einer Innenfläche des Verbinderteils elastisch anliegt.

9. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 8, wobei das Kon­ taktelement mehrere elastische Beine aufweist, die entlang einer Längsrichtung des Verbinders verlaufen.

10. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 8, wobei der Verbinderteil des Gehäuses mehrere außen verlaufende Widerha­ ken aufweist, die innerhalb der Isolatorkappe angeordnet sind und an deren innerer Umfangswand anliegen, um eine sichere Befestigung dazwischen zu bilden.

11. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 8, wobei das mehrbeinige Kontaktelement drei Kontaktbeine aufweist, die um die Innenfläche des Verbinderteils gleichmäßig beabstandet sind.

12. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 8, wobei zumin­ dest ein Kontaktbein des mehrteiligen Kontaktelements eine elastische Blattfederanordnung definiert, die gegen den Kopf­ anschluß der Zündkerze wirkt.

13. Verfahren zum Zusammenbauen der elektrischen Verbin- - dung nach Anspruch 8, wobei das Verfahren zum Zusammenbauen die Schritte umfaßt:
Sichern des Hochspannungsanschlusses am Gehäuse;
Sichern der Isolatorkappe am Verbinderteil des Gehäuses;
Einsetzen des Blattfederelements in die Isolatorkappe und den Verbinderteil, wodurch zumindest ein Kontaktbein des Blattfederelements elastisch gegen eine Innenfläche des Ver­ binderteils angeordnet wird.

14. Elektrische Verbindung nach Anspruch 5, wobei das Blattfederelement aufweist:
ein erstes Ende mit einer zentralen Öffnung, die so ge­ staltet ist, daß sie reibschlüssig auf den Stiel paßt, wobei das erste Ende im wesentlichen scheibenförmig ist; und
mehrere elastische Beine, die entlang einer Längsrichtung des Verbinders verlaufen, wobei das erste Ende und die Beine elektrisch leitendes Material aufweisen.