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Die
Erfindung geht aus von einer Verbindung einer Zündkerze mit einer Zündspule
nach der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.
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Eine
Verbindung einer Zündkerze
mit einer Zündspule
ist beispielsweise aus der
DE
199 27 820 C1 oder der
DE 198 50 519 A1 bekannt, wobei als Verbindungsvorrichtung
eine Hülse
dient, die auf den Kerzenbolzen der Zündkerze aufsteckbar ist und
mit einer Sekundärwicklung
der Stabzündspule
verbunden ist. Die Verbindungsvorrichtung, die integrierter Bestandteil
der Zündspule
oder auch Bestandteil eines mit der Zündspule verbundenen Zündkerzensteckers
sein kann, ist von einer zweiteiligen Baugruppe gebildet, welche
aus einem die Hülse
bildenden Drehteil aus Metall und einer Rastfeder besteht, die als
Fixiereinrichtung dient. Die elektrische Verbindung erfolgt in der
Regel mittels eines Rastmittels, das beispielsweise eine Druckfeder
ist, die an dem Kerzenbolzen der Zündkerze angreift.
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Aus
der
DE 102 51 033
A1 ist eine Verbindung einer Zündspule mit einem Anschlussbolzen
einer Zündkerze
bekannt, wobei die Verbindung eine als Rastfeder ausgebildete Fixiereinrichtung
umfasst, die ein Stanzbiegeteil darstellt und gleichzeitig der Kontaktierung
dient. Die Rastfeder weist dabei gegenüberliegende Rastvorsprünge auf,
die beim Einsetzten der Zündkerze
in die Aufnahme entlang einer Auflaufschräge an dem Anschlussbolzen der
Zündkerze
gleiten, bis sie bei Erreichen der hierzu notwendigen Einschubtiefe
in rastenden Eingriff mit einer an dem Anschlussbolzen der Zündkerze
ausgeformten Nut gelangen. Die Rastvorsprünge bilden dabei gleichzeitig
die Hochspannungs-Kontaktierung zur Zündspule.
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Eine
solche Rastfeder als Fixier- und Kontaktelement wird in der Praxis
auch derart angeordnet, dass sie den Außenumfang einer Aufnahme der Zündspule
für die
Zündkerze
bzw. deren Aschlussbolzen zumindest teilweise umgreift, wobei sich Rastvorsprünge in Rasteingriff
jeweils durch einen zugeordneten Durchbruch in der Außenwandung
der Aufnahme in deren Innenbereich erstrecken und darin eine Fixierung
und Hochspannungs-Kontaktierung der Zündkerze bewirken.
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Bei
all diesen Lösungen
können
durch den Einsatz bestehender Fertigungstechniken scharfe Kanten
im Bereich der Kon taktierung zwischen Zündkerze und Zündspule,
insbesondere im Bereich der Rastfeder und des Anschlussbolzens,
nicht verhindert werden. An diesen hochspannungsführenen Teilen
können
insbesondere an scharfen Kanten hohe Feldstärken auftreten, die im Betrieb
zu Teilentladungen der Zündspule
und dadurch zum Ausfall derselben führen können.
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Weiter
ist es aus der Praxis bekannt, den Bereich der Kontaktierung zwischen
Zündkerze
und Zündspule
mit einem Abschirmblech zu umgeben, das mit der Masse des Motors
verbunden ist. Das Abschirmblech wird dann gegenüber der Rastfeder durch ein
isolierendes Gehäuse
elektrisch isoliert, wobei zwischen dem isolierenden Gehäuse und
der Rastfeder ein Luftspalt vorgesehen wird.
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Problematisch
dabei ist, dass die Dicke der üblicherweise
aus Silikon gebildeten Isolationsschicht zwischen den hochspannungsführenden
Teilen und dem Abschirmblech in vielen Anwendungsfällen aufgrund
der beschränkten
Einbaumaße
der Zündspule
im Motorraum nicht groß genug
wählbar ist,
um zuverlässig
Teilentladungen zu verhindern.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindung einer
Zündkerze
mit einer Zündspule
anzugeben, mit der im Bereich der Kontaktierung zwischen Zündkerze
und Zündspule
das Entstehen hoher Feldstärken
und damit eine Teilentladung, die zum Ausfall der Zündspule
führen
kann, verhindert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Verbindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Wenn
bei einer Verbindung einer Zündkerze mit
einer Zündspule,
welche seitens der Zündspule eine
Aufnahme für
einen Anschlussbolzen der Zündkerze
und eine zumindest teilweise einen Außenumfang der Aufnahme umgreifende
Fixier- und Kontakteinrichtung zur Halterung und zur elektrischen
Kontaktierung des Anschlussbolzens der Zündkerze mit der Zündspule
umfasst, zumindest ein Bereich des Außenumfangs der Aufnahme mit
der Fixier- und Kontakteinrichtung von einer Ummantelung umschlossen
ist, ergibt sich der Vorteil, dass die Ummantelung auch die Bereiche
eventuell scharfer Kanten am Fixier- und Kontaktelement umgibt,
wodurch das Auftreten bereichsweise hoher Feldstärken reduziert und damit eine
Teilentladung verhindert wird, die insbesondere unter einer Isolationsschicht
zu einer Störung
der Funktionstüchtigkeit
oder sogar zu einem Ausfall der Zündspule führen kann.
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Damit
kann eine kostengünstige
Fertigung gewählt
werden, bei der auch scharfe Kanten, z. B. am Anschlussbolzen, auftreten
können.
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Gemäß einer
insbesondere hinsichtlich einfacher Herstellbarkeit bevorzugten
Ausführungsform kann
die Isolierschicht durch einen unter Wärmeeinfluss aufgeschrumpften
Schrumpfschlauch gebildet sein. Der Schrumpfschlauch verringert
durch das Überdecken
der Bereiche mit gegebenenfalls scharfen Kanten am Anschlussbolzen
und an der z. B. als Rastfe der ausgebildeten Fixier- und Kontakteinrichtung
ansonsten in diesen Bereichen auftretende hohe Feldstärken.
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Das
Material der Ummantelung kann ein leitender Stoff oder auch ein
nichtleitender Stoff, welcher teilentladungsresistent ist, sein.
Durch die Dielektrizitätskonstante
des Materials der Ummantelung, welche größer als die Dielektrizitätskonstante
der Luft ist und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2 und 5
liegt, kommt es zu einer Schwächung
des elektrischen Feldes, was insbesondere in Kombination mit teilentladungsresistenten
Eigenschaften des Materials der Ummantelung das Auftreten von Teilentladungen
zumindest hinreichend reduziert.
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Die
Aufnahme ist zweckmäßig aus
einem metallenen Material wie z. B. Messing gebildet, wobei die
die Außenwandung
der Aufnahme zumindest teilweise umgreifende Fixier- und Kontakteinrichtung
in einer vorteilhaften Ausführung
eine metallene Rastfeder darstellt, welche zur elektrischen Kontaktierung der
Zündkerze
mindestens einen Rastvorsprung aufweist, der sich durch einen zugeordneten
Durchbruch in der Außenwandung
der Aufnahme in deren Innenraum erstreckt und dort mit einer am
Anschlussbolzen der Zündkerze
ausgeformten Nut rastend eingreifen kann.
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Zu
Isolationszwecken kann die Anordnung aus Zündkerze und Zündspule
von einem isolierenden Gehäuse
umgeben sein, welches zumindest einen Teil der Längserstreckung der Zündspule
und der Zündkerze
umgibt.
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In
vorteilhafter Weise kann das isolierende Gehäuse ein mit Masse verbundenes,
in dem Gehäuse
insbesondere integriert ausgebildetes Abschirmblech aufweisen. Das
isolierende Gehäuse
verankert dabei das Abschirmblech und übernimmt die Aufgabe, die Hochspannung
gegen das Abschirmblech, das die Motormasse führt, zu isolieren.
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Aus
fertigungstechnisch vorteilhaften Gründen kann als Material für das isolierende
Gehäuse
Silikon gewählt
werden, da sich Silikon bei der Herstellung im Spritzgussverfahren
besonders einfach verarbeiten lässt.
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Um
die Hochspannungs-Isolationsfähigkeit und
damit die Isolationsdicke des Gehäuses weiterhin zu verbessern,
kann die Ummantelung unmittelbar von einem Isoliermaterial wie z.
B. Silikon umgeben sein. Damit ist auch eine verbesserte Robustheit und
eine längere
Lebensdauer der Zündspule
erzielbar.
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Das
die Ummantelung umgebende Silikon kann dabei unmittelbar an die
Ummantelung angespritzt sein. Dadurch kann bei einem bestehenden
Silikongehäuse
auch erreicht werden, dass die Ummantelung von dem isolierenden
Gehäuse
unmittelbar umschlossen wird.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen einer Verbindung einer
Zündkerze
mit einer Zündspule
gemäß der Erfindung
sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung
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Zwei
Ausführungsbeispiele
einer erfindungsgemäßen Verbindung
einer Zündkerze
mit einer Zündspule
sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen
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1 teilweise
im Längsschnitt
eine vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführung einer Verbindung zwischen
einer Zündspule
und einer Zündkerze;
und
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2 eine
weitere Ausführung
einer Verbindung zwischen einer Zündspule und einer Zündkerze in
einer der 1 entsprechenden Darstellung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In
den 1 und 2 ist jeweils ein Verbindungsbereich
zwischen einer Stabzündspule 12,
die im Wesentlichen in bekannter Weise aufgebaut ist, und einer
ebenfalls in üblicher
Weise aufgebauten Zündkerze 10,
welche zur Verwendung an einer Zündanlage
eines Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs ausgelegt sind.
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Die
Zündspule 12 umfasst
ein Gehäuse 14, in
welchem unter anderem eine Sekundärwicklung angeordnet ist und
welches vorliegend mit einem Verbindungsabschnitt 15 ausgebildet
ist, der in Einbaulage mit einer Aufnahme 16 über das
motorraumabgewandte Ende der Zündkerze 10 gestülpt ist,
welches mit einem Anschlussbolzen 18 ausgebildet ist.
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Der
Verbindungsabschnitt 15 ist bei den gezeigten Ausführungen
im Wesentlichen bolzenartig nach SAE-Standards ausgeführt. In
einer alternativen Ausgestaltung kann der Verbindungsabschnitt auch
als ein separates, sich an das Zündspulengehäuse anschließendes Bauteil
ausgeführt
sein.
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Die
an dem Verbindungsabschnitt 15 vorgesehene Aufnahme 16 für den Anschlussbolzen 18 der
Zündkerze 10 ist
ein aus Messing gefertigter, axial an dem Verbindungsabschnitt 15 ausgebildeter, sich
in Längsrichtung
zu der Zündkerze 10 öffnender, im
Wesentlichen topfförmiger
Aufnahmeraum.
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An
der Außenwandung
der Aufnahme 16 ist als Fixier- und Kontakteinrichtung
für die
Zündkerze 10 eine
metallene Rastfeder 24 angebracht, die den Außenumfang
der Aufnahme 16 umgreift. An der Rastfeder 24 ist
in bekannter Weise wenigstens ein in 1 und 2 nicht
näher dargestellter
Rastvorsprung ausgeformt, der sich durch einen zugeordneten Durchbruch 19 in
der Außenwandung
der Aufnahme 16 in deren Innenraum erstreckt. Im Innenraum
der Aufnahme 16 greift der Rastvorsprung in eine an dem
Anschlussbolzen 18 der Zündkerze 10 ausgeformte
Nut 30 ein. Der Rastvorsprung bildet damit gleichzeitig
die Halterung der Zündkerze 10 in
der Aufnahme 16 und die Hochspannungs-Kontaktierung zur
Zündspule 12.
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Der
Außenumfang
der Aufnahme 16 und die Rastfeder 24 sind von
einer Ummantelung 22 umschlossen, die hier aus leitendem,
metallenem Material gebildet sein kann und die durch einen in einem vorangegangenen
Fertigungsschritt unter Wärmeeinfluss
aufgeschrumpften Schrumpfschlauch gebildet ist.
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Der
gesamte Verbindungsbereich ist bei den gezeigten Ausführungen
jeweils von einem isolierenden Gehäuse 32 bzw. 32' umgeben, dass
vorliegend aus Silikon gebildet ist und sich in Längsrichtung
der Zündspule 12 und
der Zündkerze 10 erstreckt.
Das isolierende Gehäuse 32 bzw. 32' weist ein integriert ausgebildetes,
d. h. in Silikon eingebettetes Abschirmblech 34 auf, wobei
das isolierende Gehäuse das
Abschirmblech 34 verankert und die Aufgabe hat, die Hochspannung
gegen das Abschirmblech 34, das die Motormasse führt, zu
isolieren.
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Zwischen
dem Außenumfang
des Verbindungsabschnitts 15 und dem isolierenden Gehäuse 32 bzw. 32' ist in einem
Bereich, welcher in Längsrichtung
betrachtet auf der der Zündkerze 10 abgewandten
Seite des Fixier- und Kontaktelements 20 liegt, eine Spritz-Mantelschicht 25 vorgesehen,
welche mit einer Umfangswulst 26 an das Fixier- und Kontaktelement
bzw. die Rastfeder 20 grenzt.
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Die
Ummantelung bzw. der Schrumpfschlauch 22 umgreift in Längsrichtung
die Umfangswulst 26 der Spritz-Mantelschicht 25,
die sich anschließende
Rastfeder 20 und eine sich wiederum daran anschließende, am
Außenumfang
des Verbindungsabschnitts 15 an dem der Zündkerze 10 zugewandten
Ende der Wandung der Aufnahme 16 ausgebildete Ringwulst 17.
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Bei
der Ausführung
nach 1 ist zwischen der Ummantelung bzw. dem Schrumpfschlauch 22 und
der Innenwandung des umgebenden Gehäuses 32 aus Silikon
ein Luftspalt 33 ausgebildet.
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Bei
der Ausführung
nach 2 ist der in 1 ersichtliche
Luftspalt 33 zwischen dem aufgeschrumpften Schrumpfschlauch 22 und
dem isolierenden Gehäuse 32' vollständig mit
Isoliermaterial, vorliegend Silikon, ausgefüllt. Die Isolationsstrecke zwischen
den hochspannungsführenden
Teilen, also dem Anschlussbolzen 18, der Rastfeder 20 und
dem Schrumpfschlauch 22, und dem Abschirmblech 34 ist somit
maximal mit Silikon 30 ausgefüllt.
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Bei
der Herstellung der Verbindungsgestaltung entsprechend der 2 kann
der in 1 ersichtliche Luftspalt 33 nach dem
Aufschrumpfen des Schrumpfschlauches 22 ohne weiteres mit
Silikon aufgefüllt
werden, da der Bereich der Aufnahme 16 des Anschlussbolzens 18,
die Rastfeder 20 und Durchbrüche in der Wandung der Aufnahme 16, durch
die sich Rastvorsprünge
der Rastfeder 20 in den Innenbereich der Aufnahme 16 erstrecken,
mit dem Schrumpfschlauch 22 überdeckt sind. Der Schrumpfschlauch 22 übt eine
Abdichtfunktion gegenüber
flüssigem
Silikon aus und verhindert somit ein Eindringen von Silikon 30 in
den Innenbereich der Aufnahme 16 beim Spritzen.
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Beim
Spritzen des Silikons wird zweckmäßigerweise ein Silikonspritzwerkzeug
verwendet, welches als Spritzform dient. Wie in der linken Hälfte in der
Schnittdarstellung der 2 prinzipmäßig gezeigt, wird beim Spritzvorgang
ein Silikonspritzwerkzeug 36 an der der Zündkerze 10 zugewandten
Ringwulst 17 der Wandung der Aufnahme 16 dichtend
angesetzt. Anschließend
lässt sich
der Zwischenraum zwischen dem Schrumpfschlauch 22 und dem
isolierenden Gehäuse 32 mit Silikon
füllen,
wobei sich das unmittelbar an die Ummantelung 22 angespritzte
Silikon mit dem Silikon des isolierenden Gehäuses 32' verbindet, so dass im Ergebnis
der Schrumpfschlauch 22 von dem isolierenden Gehäuse 32' unmittelbar
umschlossen ist.