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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zündspule, die hauptsächlich bei
einer Brennkraftmaschine für
Fahrzeuge verwendet wird.
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Bei
einer Zündspule,
die einen Eisenkern aufweist, der mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung
versehen ist, die um den Kern herumgewickelt sind, um einen geschlossenen
magnetischen Weg auszubilden, sowie einen Permanentmagneten, der
in einem Teil des Eisenkerns vorgesehen ist, wird Hochspannung in
der Sekundärwicklung
dadurch erzeugt, dass der Primärwicklung
Strom zugeführt
und dann abgeschaltet wird, wodurch eine Zündkerze zum Zünden von
Kraftstoff der Brennkraftmaschine aktiviert wird. Obwohl die Leistung
der Zündspule
von den Vorgaben für
die Primärwicklung und
die Sekundärwicklung
für diesen
Zweck abhängen
kann, stellen auch der Eisenkern, der Permanentmagnet, und Spalte
dazwischen, wodurch der magnetische Weg ausgebildet wird, signifikante
Faktoren zur Beeinflussung der Zündspule
dar. Darüber hinaus
sind die Spalte normalerweise an zwei Positionen vorhanden, nämlich einer
an jeder Seite, an welcher der Permanentmagnet vorgesehen ist, und der
andere an der entgegengesetzten Seite, an welcher der Permanentmagnet
nicht vorhanden ist, wobei eine derartige Genauigkeit gefordert
wurde, dass kein Spalt vorhanden ist.
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Die
JP 3 116 704 A zeigt
eine Zündspule
mit einem Erregerkern und einem außen umlaufenden Magnetkern,
wobei die Endoberflächen
des Erregerkerns nicht parallel sind.
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Die
nachveröffentlichte
DE 103 08 077 zeigt eine
Zündspule
mit einem Erregerkern in I-Form, der von einer ersten und einer
zweiten Wicklung umgeben ist und der mit einem Umfangskern und einem
an einem Endbereichs des Erregerkerns angeordneten Permanentmagneten
einen elektrischen Kreis bildet. Der Umfangskern hat im Wesentlichen
eine rechteckige O-Form mit einer Öffnung an einer Seite, in die der
I-förmige
Erregerkern hineinragt. Der Permanentmagnet ist auf der anderen
Seite des Erregerkerns zwischen Erregerkern und Umfangskern angeordnet.
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Die
DE 100 14 115 A1 zeigt
eine Zündspule mit
einem endlosen äußeren Ringkern,
einem geraden Kern, der das Innere des äußeren Ringkerns schneidet,
so dass ein geschlossener magnetischer Kreis gebildet ist, und eine
Primärspule
und eine Sekundärspule,
die konzentrisch in den äußeren Ringkern
eingepasst und von dem die Primärspule
durchdringenden geraden Kern getragen sind.
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Die
DE 971 616 C zeigt
einen magnetischen Kern, in welchem eine Vormagnetisierung mittels
eines in einem Spalt vorgesehenen Dauermagneten erzeugt ist, wobei
die Kerne aus aufeinander gestapelten laminierten Eisenblechen in
Form eines U bestehen, dessen Schenkel abwechselnd nach unten und
nach oben gerichtet sind.
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Die
DE 21 39 010 A zeigt
einen Kernblechschnitt für
Transformatoren, deren Berührungsoberflächen nicht
parallel sind.
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Die
DE 12 73 084 B zeigt
Magnetkerne, die aus U-, I- oder E-förmigen
Stanzteilen aufgebaut sind.
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Das
japanische Patent Nr. 2857890 wird nachstehend
als Patentdokument 1 bezeichnet, und die
JP-A-6-36950 als Patentdokument
2.
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Die
im Patentdokument 1 geschilderte Erfindung umfasst, wie in den 6A bis 6C gezeigt, einen
Erregerkern 41 für
die Primärwicklung
und die Sekundärwicklung,
die um diesen herumgewickelt sind, einen Kern 42, der einen
geschlossenen magnetischen Weg bildet, sowie einen Permanentmagneten 43.
Es sind Spalte 44a, 44b an einer Position (nachstehend
als erster Spalt bezeichnet) vorgesehen, an welcher der Permanentmagnet 43 angeordnet
ist, sowie ein Spalt 45 an der anderen Position (nachstehend
als zweiter Spalt bezeichnet), an welcher der Permanentmagnet nicht
vorhanden ist. Zumindest einer der Spalte an den beiden Position
ist so ausgebildet, dass Berührungsoberflächen der
beiden Eisenkerne schräg
ausgebildet sind, um eine Ausbildung des Spaltes zu verhindern.
Weiterhin ist der Kern 42, der den geschlossenen magnetischen Weg
ausbildet, mit einer Abdeckung abgedeckt, und ist die Abdeckung
mit einem vorspringenden Abschnitt zum Positionieren des Permanentmagneten 43 versehen.
Das Patentdokument 2 beschreibt eine derartige Anordnung, bei welcher
ein Erregerkern, der im wesentlichen T-förmig ausgebildet ist, innen
in Berührung
mit einem Kern, der einen geschlossenen magnetischen Weg ausbildet,
stehen kann, der im wesentlichen C-förmig ausgebildet ist.
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In
jenem Fall, in welchem die Berührungsoberflächen der
Eisenkerne schräg
ausgebildet sind, war es allerdings erforderlich, die Schrägflächen nicht
nur bei dem Kern 42 zur Erzeugung des geschlossenen magnetischen
Weges vorzusehen, sondern auch bei dem Erregerkern 41,
um welchen die Primärwicklung
und die Sekundärwicklung
gewickelt sind, entsprechend der Schrägstellung des Kerns 42 zur
Ausbildung des geschlossenen magnetischen Weges. In diesem Fall
bestand das Problem, dass ein Spalt zwischen den Berührungsoberflächen ausgebildet
werden kann, oder nur ein Teil der Berührungsoberflächen miteinander
in Berührung
gelangt, was zu Nachteilen in Bezug auf die Bearbeitbarkeit und
die Herstellungskosten führt.
Weiterhin trat das Problem auf, dass eine Positionierung des Permanentmagneten
erforderlich wurde, da es schwierig war, den Permanentmagneten stabil
auf den Schrägflächen anzubringen,
oder dass die effektive Schnittfläche infolge verengter Enden
an der Spitze der schrägen
Eisenkerne klein wurde, und die Magnetflussdichte unzureichend wurde.
Weiterhin trat das Problem auf, dass der erste und zweite Spalt
nicht verkleinert werden konnten, es sei denn, es würde die
Genauigkeit der Abmessungen der Eisenkerne gesteuert, auch in jenem
Fall, in welchem im Inneren der Erregerkern mit dem Kern zur Erzeugung
eines geschlossenen magnetischen Weges mit C-Form in Berührung gebracht
wurde. Angesichts der voranstehend geschilderten Umstände besteht
ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer derartigen
Zündspule,
bei der die Spalten mit geringerem Kostenaufwand eng ausgebildet
werden können
und bei der eine Verringerung der Dicke ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere die
Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Zündspule
zur Verfügung
gestellt, die unter anderem einen Erregerkern aufweist, der mit
einer Primärwicklung
und einer Sekundärwicklung
versehen ist, die um ihn herumgewickelt sind, einen Kern, der einen geschlossenen
magnetischen Weg ausbildet, der in Berührung mit diesem Erregerkern
steht, und dazu ausgebildet ist, einen von den Wicklungen erzeugten magnetischen
Fluss durchzulassen, sowie einen Permanentmagneten, der an einem Ort
zwischen dem Erregerkern und dem Kern zur Erzeugung eines geschlossenen
magnetischen Weges angeordnet ist, und zeichnet sich dadurch aus,
dass die beiden Kerne einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisen,
und zumindest zwei Berührungspositionen
aufweisen, wobei Berührungsoberflächen einer ersten
Berührungsposition
durch eine erste Oberfläche
des Erregerkerns und eine erste Oberfläche des den geschlossenen magnetischen
Weg ausbildenden Kerns gebildet werden, Berührungsoberflächen einer
zweiten Berührungsposition
durch eine zweite Oberfläche
des Erregerkerns, die in eine Richtung gerichtet ist, die sich von
der Richtung der ersten Oberfläche
unterscheidet, und eine zweite Oberfläche des den geschlossenen magnetischen
Weg bildenden Kerns gebildet werden, die in unterschiedliche Richtung
als jene der ersten Oberfläche
gerichtet ist, und dass der Permanentmagnet zwischen den Berührungsoberflächen einer
der Berührungsorte
angeordnet ist.
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Da
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Berührungsoberflächen des
ersten Berührungsortes durch
die erste Oberfläche
des Erregerkerns und die erste Oberfläche des den geschlossenen magnetischen
Weg bildenden Kerns gebildet werden, und die Berührungsoberflächen der
zweiten Berührungsposition
durch die zweite Oberfläche
des Erregerkerns, die in eine andere Richtung als jene der ersten
Oberfläche
gerichtet ist, und die zweite Oberfläche des den geschlossenen magnetischen
Weg ausbildenden Kerns, der in unterschiedliche Richtung als jene der
ersten Oberfläche
gerichtet ist, gebildet werden, und der Permanentmagnet zwischen
den Berührungsoberflächen einer
der Berührungspositionen angeordnet
ist, ist keine Genauigkeit der Abmessungen beider Eisenkerne wie
bei der herkömmlichen Vorrichtung
erforderlich, sondern können
die Spalte an den Berührungsoberflächen mit
geringem Kostenaufwand minimiert werden, was dazu führt, dass
der magnetische Wirkungsgrad in vorteilhafter Art und Weise erhöht wird.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
Schnittansicht des Gesamtaufbaus einer Zündspule gemäß Ausführungsform 1, die nicht zur
Erfindung gehört;
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2A und 2B schematische
Ansichten, die ein wesentliches Teil der Zündspule der Ausführungsform
1, die nicht zur Erfindung gehört;
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3 eine
schematische Ansicht des wesentlichen Teils der Zündspule
von Ausführungsform 1,
die nicht zur Erfindung gehört;
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4 eine
schematische Ansicht eines wesentlichen Teils der Zündspule
bei einer Ausführungsform
2, die nicht zur Erfindung gehört;
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5 eine
schematische Ansicht eines wesentlichen Teils einer Zündspule
bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform
3; und
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6A bis 6C schematische
Ansichten eines wesentlichen Teils der Zündspule bei einer herkömmlichen
Vorrichtung.
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Ausführungsform
1
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nunmehr die Ausführungsform
1 einer Zündspule
erläutert. 1 ist
eine Schnittansicht des Gesamtaufbaus der Zündspule. In 1 ist
mit dem Bezugszeichen 1 ein Erregerkern bezeichnet, der
im Wesentlichen I-förmig
ausgebildet ist, und auf seinem Außenumfang eine Primärwicklung 6 aufweist, die
um einen ersten Spulenkern 7 gewickelt ist, und noch weiter
außen
auf seinem Umfang eine Sekundärwicklung 8 aufweist,
die um einen zweiten Spulenkörper 9 herumgewickelt
ist. Ein Kern 2, der einen geschlossenen magnetischen Weg
ausbildet, ist im wesentlichen C-förmig ausgebildet, und ist so
ausgelegt, dass in ihm die voranstehend geschilderte Primärwicklung 6 und
Sekundärwicklung 8 und
der Erregerkern 1 aufgenommen sind. Mit dem Bezugszeichen 3 ist
ein Permanentmagnet bezeichnet, der in einem ersten Spalt angeordnet
ist. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Verbinderbauteil,
das eine so genannte Zündvorrichtung 10a zum
Ein- und Ausschalten des elektrischen Stroms aufweist, der durch die
Primärwicklung 6 fliesst.
Ein Teil des ersten Spulenkörpers 7 springt
so vor, dass er benachbart zur Zündvorrichtung 10a angeordnet
ist, um zu ermöglichen,
dass Signale des Verbinders 10 und der Zündvorrichtung 10a an
die Primärwicklung
angelegt werden können.
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Die 2A und 23 sind Darstellungen, die nur ein wesentliches
Teil zeigen, wobei 2A eine Aufsicht ist, und 23 eine Perspektivansicht. Es ist nur
die Anordnung des Erregerkerns 1, des den geschlossenen
magnetischen Weg ausbildenden Kerns 2, des Permanentmagneten 3,
der ersten Spalte 4a, 4b, und des zweiten Spaltes 5 dargestellt.
Beide Eisenkerne 1, 2 müssen mit einer bestimmten Genauigkeit
hergestellt und zusammengebaut werden, da sie aus einer Anzahl dünner Bleche 11, 12 (etwa 0,5
mm) bestehen, die zusammenlaminiert sind, zu dem Zweck, Wirbelstromverluste
zu verhindern. Allerdings weisen die beiden Eisenkerne 1, 2 eine
unterschiedliche Form auf, und kann eine Toleranz auftreten, wenn
diese Bauteile zusammengebaut wurden, was dazu führen kann, dass sich ein Spalt
zwischen den Berührungsoberflächen ausbildet.
Falls ein derartiger Spalt entsteht, sinkt der magnetische Fluss,
und wird die Sekundärspannung
verringert, da der magnetische Widerstand von Luft und dergleichen
größer ist
als der magnetische Widerstand der Eisenkerne. Aus diesem Grund
ist es erforderlich, die Spalte im größtmöglichen Ausmaß zu verkleinern. Wie
in den 2A und 2B gezeigt,
sind die Spalte 4, 5 zwischen dem Erregerkern 1 und
dem den geschlossenen magnetischen Weg ausbildenden Kern 2 vorhanden.
Weiterhin wird der erste Spalt 4 durch den Permanentmagneten 3 an
dessen beiden Seiten gebildet. Da die beiden Eisenkerne 1, 2 durch
die magnetische Anziehungskraft des Permanentmagneten 3 angezogen
werden, stellen die ersten Spalte 4a, 4b kein
Problem dar, unter der Voraussetzung, dass die Berührungsoberflächen eben
sind. Anders ausgedrückt,
besteht das zu lösende
Problem darin, wie man den zweiten Spalt in Bezug auf den ersten
Spalt verkleinern kann.
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Als
erster Schritt wird der Permanentmagnet 3 auf einer ersten
Endoberfläche
des Erregerkerns 1 so angeordnet, dass er in Berührung mit
einer ersten Oberfläche
des den geschlossenen magnetischen Weg bildenden Kerns 2 gelangt.
Dann wird eine zweite Oberfläche
des Erregerkerns 1, die in unterschiedliche Richtung als
jene der voranstehend geschilderten ersten Endoberfläche weist,
und entfernt von dieser angeordnet ist, so angeordnet, dass sie
in Berührung
mit einer zweiten Endoberfläche
des den geschlossenen magnetischen Weg ausbildenden Kerns 2 gelangt,
die in eine andere Richtung als jene gerichtet ist, in welche die
erste Oberfläche
weist, und entfernt von dieser angeordnet ist. Durch Vorsehen einer
derartigen Positionsbeziehung kann, obwohl der Erregerkern 1 und
der den geschlossenen magnetische Weg ausbildende Kern 2 eine
unterschiedliche Genauigkeit der Abmessungen aufweisen, wobei beispielsweise
entweder die Länge,
Breite, oder Dicke der Eisenkerne nicht einer strengen Anforderung an
die Genauigkeit der Abmessungen genügt, das Auftreten der Spalte
eingeschränkt
werden, unter der Voraussetzung, dass nur die Ebenheit der Berührungsendoberflächen sichergestellt
ist.
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Genauer
gesagt, sind die erste Berührungsoberfläche und
die zweite Berührungsoberfläche um 90
Grad versetzt, und kann eine Steuerung der Spalte nur dadurch erfolgen,
dass die Ebenheit der ersten Endoberfläche des Erregerkerns 1,
die dem Spalt 4a benachbart ist, gesteuert wird, sowie
die Ebenheit der ersten Oberfläche
des den geschlossenen magnetischen Weg ausbildenden Kerns 2,
die in der Nähe
des Spaltes 4b liegt, sowie der zweiten Endoberfläche des
Eisenkerns 2, die in der Nähe des Spaltes 5 liegt.
Obwohl die Genauigkeit der Abmessungen der Eisenkerne, die im wesentlichen
I-förmig bzw.
C-förmig
ausgebildet sind, nicht streng gesteuert wird, können die Spalte der magnetischen
Schaltung klein ausgebildet werden. Dies führt dazu, dass in vorteilhafter
Weise erreicht wird, dass der magnetische Wirkungsgrad verbessert
wird, und die Sekundärspannung
erhöht
werden kann.
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Obwohl
die Richtung des Zusammenlaminierens der dünnen Bleche 11, 12 bei
dem Erregerkern und den einen geschlossenen magnetischen Weg bildenden
Kern bei der vorliegenden Ausführungsform
gleich ist, können
die Richtungen des Zusammenlaminierens der dünnen Bleche in beiden Eisenkernen
voneinander verschieden sein. Darüber hinaus wurde zwar der Erregerkern
so beschrieben, dass er im wesentlichen I-förmig ist, jedoch kann er auch
im wesentlichen L-förmig
ausgebildet werden, und zwar dadurch, dass jenes Teil vergrößert wird, das
in Berührung
mit dem Permanentmagneten gelangt, um so die Berührungsoberfläche mit
dem Permanentmagneten sicherzustellen. 3 zeigt
einen derartigen, L-förmigen
Eisenkern. Obwohl der Erregerkern und der den geschlossenen magnetischen Weg
ausbildende Kern zur Vereinfachung der Beschreibung als unterschiedlich
voneinander dargestellt wurden, können sie auch problemlos vertauscht werden.
Unter Bezugnahme auf die 2A und 2B wird
darauf hingewiesen, dass es zwei Vorgehensweisen zum Wickeln der
Primär-
und der Sekundärwicklung
gibt, nämlich
einen ersten Fall, in welchem die Primärwicklung und die Sekundärwicklung
so gewickelt sind, dass sie sich zwischen den beiden Eisenkernen
und an der linken Seite in den 2A und 2B des
den geschlossenen magnetischen Weg ausbildenden Kerns 2 erstrecken,
sowie einen zweiten Fall, in welchem die Wicklungen so gewickelt
sind, dass sie sich zwischen den beiden Eisenkernen und an der rechten
Seite in den 2A und 2B des
Erregerkerns 1 erstrecken. Beide Fälle sind möglich.
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Ausführungsform
2
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 4 die Ausführungsform
2 beschrieben. Ein Erregerkern 21, ein einen geschlossenen
magnetischen Weg ausbildender Kern 22, und ein Permanentmagnet 23 sind
so angeordnet, wie dies in 4 gezeigt ist.
Eine Oberfläche
in Längsrichtung
des Erregerkerns 21 liegt einer Endoberfläche des
den geschlossenen magnetischen Weg ausbildenden Kerns 22 gegenüber, und
dazwischen ist der Permanentmagnet 23 angeordnet. Weiterhin
wird das andere Ende des Erregerkerns 21, das entfernt
von der Oberfläche benachbart
dem Permanentmagneten 23 angeordnet ist, in Berührung mit
der anderen Oberfläche
des den geschlossenen magnetischen Weg ausbildenden Kerns 22 gebracht,
die entfernt von jener Oberfläche
in der Nähe
des Permanentmagneten 23 angeordnet ist. Selbst bei einer
derartigen Positionsbeziehung wird ermöglicht, eine solche Anordnung
vorzusehen, dass die Spalte nicht durch Schwankungen der Bauteile
beeinträchtigt
werden, nur durch Steuern der Ebenheit der Oberflächen der
beiden Eisenkerne, die dazu ausgebildet sind, miteinander in Berührung gebracht
zu werden.
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Ausführungsform
3
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 5 die Ausführungsform
3 beschrieben. Normalerweise ist nur ein geringer Unterschied der
Schnittfläche
zwischen dem Erregerkern und dem den geschlossenen Weg ausbildenden
Kern vorgesehen, zu dem Zweck, die Fläche für den magnetischen Weg sicherzustellen.
Daher sind die Schnittflächen des
Erregerkerns 11 und des den geschlossenen magnetischen
Weg ausbildenden Kerns 12 relativ nahe aneinander angeordnet,
wie dies in 2B gezeigt ist. Unter der Voraussetzung,
dass der den geschlossenen magnetischen Weg ausbildende Kern 12 dieselbe
Magnetfelddichte erreichen kann wie der Erregerkern 11,
müssen
jedoch die Kerne nicht dieselbe Schnittform aufweisen. Falls eine
vorbestimmte Fläche
als die Schnittfläche
der Spalte sichergestellt wird, können daher die Schnittformen
der Eisenkerne je nach Wunsch geändert
werden. In 5 weisen, im Vergleich zum Erregerkern 31,
die den geschlossenen magnetischen Weg ausbildenden Kerne (32, 36, 37)
eine verlängerte
Form auf. Dies führt
dazu, dass die miteinander in Berührung zu bringenden Oberflächen eingeschränkt werden,
wobei es zwar erforderlich ist, die Ebenheit nur der miteinander
in Berührung
zu bringenden Oberflächen
zu steuern, aber jene Oberflächen,
die nicht in Berührung
stehen, keiner derartigen Einschränkung in Bezug auf die Genauigkeit
der Abmessungen unterliegen. Insbesondere kann, wie in 5 gezeigt,
ein Spalt 35, der neu erzeugt wurde, praktisch dadurch
ausgeschaltet werden, dass dieselbe Richtung zum Zusammenlaminieren
der dünnen
Bleche, von unten nach oben in der Zeichnung, bei beiden Eisenkernen
vorgesehen wird, unter der Voraussetzung, dass nur die Genauigkeit
beim Zusammenbau bei dem Vorgang des Laminierens sichergestellt
wird. Weiterhin sind die Primärwicklung
und die Sekundärwicklung
um den Erregerkern 31 auf dieselbe Weise wie in 1 gezeigt herumgewickelt.
Angesichts dieser beiden Wicklungen weist die Anordnung gemäß 5 eine
geringere Dicke des den geschlossenen magnetischen Weg ausbildenden
Kerns auf, gesehen von oberhalb in der Zeichnung, im Vergleich zur
Anordnung gemäß den 2A und 2B,
was zu dem Vorteil führt,
dass die gesamte Anordnung in Bezug auf die Projektionsfläche verkleinert
werden kann.
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Obwohl
der den geschlossenen magnetischen Weg ausbildende Kern so ausgebildet
ist, dass er aus drei Schichten (32, 36, 37)
in 5 besteht, kann er auch aus zwei Schichten bestehen,
wobei entweder der Eisenkern 36 oder der Eisenkern 37 weggelassen
wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann nicht nur bei einer Zündspule für Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge
eingesetzt werden, sondern auch bei einer Zündspule für Schiffe, Flugzeuge, usw.