DE102005047184A1

DE102005047184A1 - Zündspule für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005047184A1
Application number: DE102005047184A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Lindenthal; Nikolaus Hautmann; Markus Knepper
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-05
Also published as: US20070075814A1

Abstract

Eine Zündspule (10) für eine Brennkraftmaschine weist einen Sekundärspulenkörper (16; 16a bis 16g) und einen Primärspulenkörper (21) auf, die konzentrisch um einen Kern (12) angeordnet und im Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt sind. Zur Vermeidung von Drahtbeschädigungen wird vorgeschlagen, zumindest den Sekundärspulenkörper (16; 16a bis 16g) derart auszubilden, dass dieser in seinem Wickelbereich für den Draht (17) keinen Formversatz und keine Grate aufweist. Dies wird erfindungsgemäß durch quer zur Längsachse (40; 40a bis 40d) der Spulenkörper verlaufende Trennebenen (39; 39a; 39b; 39g) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündspule für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Zündspule ist aus der EP 859 383 A1 bekannt. Die bekannte Zündspule hat einen Primär- und einen Sekundärspulenkörper, auf denen jeweils ein Draht aufgewickelt ist. Zur Begrenzung des Wickelraumes für den Draht weisen der zylinderförmige Primär- und der Sekundärspulenkörper jeweils quer zur Längserstreckung des Spulenkörpers angeordnete, umlaufende Stege bzw. Kammerbegrenzungswände auf. Aufgrund dieser Stege bzw. Kammerbegrenzungswände und aufgrund der im Spritzgussverfahren hergestellten Spulenkörper weisen die Spulenkörper eine in Längsrichtung der Spulenkörper verlaufende Trennebene auf. Diese Ausbildung der Spulenkörper mit längs verlaufender Trennebene ergibt sich dadurch, dass die beiden umlaufenden Stege beziehungsweise Kammerbegrenzungswände nur eine Entformung der Spulenkörper aus dem Spritzgußwerkzeug quer zur Längsrichtung der Spulenkörper ermöglichen. Entlang der Trennebene der Spulenkörper ergeben sich ein Formvorsatz sowie Spritzgrate. Diese können beim Wickelprozess im schlimmsten Fall zu einem Abriss des Drahtes führen. Außerdem kann die Lackisolierung des Drahtes beim Wickeln über den Grat beschädigt werden. Da der Grat bzw. der Formversatz üblicherweise über den gesamten Wickelraum verläuft, ergibt sich die genannte Gefahr des Drahtrisses bzw. der Drahtbeschädigung für eine relativ großen Drahtlängenbereich.

Insbesondere aufgrund des Formversatzes ist es darüber hinaus möglich, dass der Wickelaufbau, das heißt die korrekte Lage und die richtige Spannung, mit der der Draht aufgewickelt wird, negativ beeinträchtigt werden. Insgesamt gesehen ergibt sich daher die Gefahr einer verminderten Produktqualität der Zündspule.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündspule für eine Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie keine Formversatze sowie Spritzgrate im Wickelbereich der Spulenkörper aufweist, und somit die Gefahr von Beschädigungen des Drahtes sowie eines nicht optimalen Wickelaufbaus vermeidet. Dies führt zu einer besonders hohen Produktqualität. Erfindungsgemäß wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, dass der Spulenkörper eine quer zu seiner Längsachse verlaufende Trennebene aufweist. Dadurch wird beim Wickeln des Drahtes auf dem Spulenkörper vermieden, dass der Spulendraht über einen Spritzgrat oder einen Formversatz geführt werden muss. Darüber hinaus ermöglicht die Ausbildung des Spulenkörpers mit einer quer zur Längsrichtung verlaufenden Trennebene eine besonders gute und einfache kunststoffgerechte Gestaltung des Spulenkörpers mit gleichmäßigen Wandstärken.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zündspule für eine Brennkraftmaschine sind in den Unteransprüchen angegeben.

Um den Wickelraum von einem Drahtkontaktierungsbereich abzugrenzen ist ein Trennsteg vorgesehen, der bevorzugt eine Ausnehmung aufweist, um den Spulendraht vom Wickelraum in den Drahtkontaktierungsraum überführen zu können.

Um ein Abrutschen des Spulendrahtes vom Wickelbereich in den Entstörbereich zu vermeiden ist es in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, im Übergangesbereich zwischen den beiden Bereichen eine Führung für den Draht am Spulenkörper vorzusehen.

Bevorzugt ist es vorgesehen, nicht nur den Sekundärspulenkörper, sondern auch den Primärspulenkörper derart auszubilden, dass in dem jeweiligen Wickelbereich keine Trennebene am Spulenkörper ausgebildet ist.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zündspule,
2 einen Sekundärspulenkörper in Seitenansicht,
3 eine Ansicht in Richtung III der 2,
4 bis 6 jeweils gegenüber der 2 modifizierte Sekundärspulenkörper in Seitenansicht,
7 einen Schnitt durch den Sekundärspulenkörper der 6 in der Ebene VII-VII der 6,
8 und 9 Detailansichten von weiteren modifizierten Sekundärspulenkörpern,
10 eine Draufsicht auf einen weiteren modifizierten Sekundärspulenkörper und
11 einen weiteren, gegenüber der 2 modifizierten Sekundärspulenkörper in Seitenansicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in der 1 dargestellte Zündspule 10 ist als sogenannte Stabzündspule ausgebildet und dient der Direktkontaktierung einer nicht dargestellten Zündkerze eines Verbrennungsmotors. Die Zündspule 10 weist einen magnetisch wirksamen Kern 12 auf, der stabförmig ausgebildet ist, und der an seinen einander gegenüberliegenden Stirnseiten mit einem Permanentmagneten 13 bzw. einem Dämpfungselement 14 versehen ist. Die Kernbaugruppe 15, welche aus dem Kern 12, dem Permanentmagneten 13 und dem Dämpfungselement 14 besteht, und die gegebenenfalls noch von einem Schrumpfschlauch umhüllt ist, ist innerhalb eines im wesentlichen hülsenförmigen Sekundärspulenkörpers 16 angeordnet. Auf dem Sekundärspulenkörper 16 ist ein Draht 17 aufgewickelt, der eine sogenannte Sekundärwicklung 18 bildet, welche mit einem Ende mit einem Anschlusselement 19 kontaktiert ist, das wiederum zur elektrischen Kontaktierung mit dem Kopfbereich der Zündkerze verbindbar ist.
Die Hochspannung führende Sekundärwicklung 18 ist konzentrisch von einem Primärspulenkörper 21 umgeben, auf dem ein eine sogenannte Primärwicklung 22 bildender Draht aufgewickelt ist. Die Primärwicklung ist mit einer elektronischen Schaltung kontaktiert, welche über Anschlussstecker 25 mit der Bordspannung des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Der Primärspulenkörper 21 beziehungsweise die Primärwicklung 22 sind von einem den magnetischen Kreis schließenden, hülsenförmigen Rückschlussblech 26 umgeben, welches zur Vermeidung des magnetischen Kurzschlusses längsgeschlitzt ausgebildet ist.
Die soweit beschriebenen Bauteile der Zündspule 10 sind innerhalb eines Zündspulengehäuses 29 angeordnet, welches die äußere Form der Zündspule 10 bestimmt, wobei die Zwischenräume zwischen den Bauteilen der Zündspule 10 mit einer Isolierharzmasse ausgefüllt sind.
Eine soweit beschriebene Zündspule 10 sowie deren Funktionsweise ist an sich bereits bekannt.
Mit Bezug auf die 2 und 3 wird nunmehr auf den erfindungswesentlichen Aufbau beziehungsweise auf die erfindungswesentliche Gestaltung der Spulenkörper exemplarisch am Beispiel des Sekundärspulenkörpers 16 näher eingegangen. Der erfindungsgemäße Sekundärspulenkörper 16 weist im ersten Ausführungsbeispiel zwei jeweils hohlzylindrische Abschnitte 32, 33 auf, wobei der Abschnitt 32 einen geringeren (Außen-) Durchmesser aufweist als der Abschnitt 33. Die beiden Abschnitte 32, 33 sind über einen kegelstumpfförmigen Verbindungsabschnitt 34 miteinander verbunden. Auf dem Abschnitt 33 ist der in den 2 und 3 nicht dargestellte Draht 17 der Sekundärwicklung 18 aufgewickelt, der über den Verbindungsabschnitt 34 und den Abschnitt 32 zu dem Anschlusselement 19 geführt ist, um eine Kontaktierung der Zündkerze zu ermöglichen. Im Abschnitt 32, welcher einen sogenannten Entstörwickelbereich 30 bildet, ist der Draht 17 in der Regel nur in einer einzigen oder aber wenigen Drahtlagen aufgewickelt, wohingegen in dem sogenannten Trafowickelbereich 31 im Abschnitt 33 der Draht 17 in einer Vielzahl von übereinander angeordneten Lagen aufgewickelt ist.
Auf der dem Abschnitt 32 gegenüberliegenden Seite des Abschnitts 33 weist der Sekundärspulenkörper einen flanschförmig umlaufenden Begrenzungssteg 35 und einen Drahtkontaktierungsbereich 36 auf. Der Begrenzungssteg 35 begrenzt den Trafowickelbereich 31 für die Sekundärwicklung 18, und weist wenigstens eine Ausnehmung 37 bzw. Durchführung für den Draht 17 der Sekundärwicklung 18 auf, um diesen im Drahtkontaktierungsbereich 36 insbesondere an einer Stromschiene anzukoppeln.
Man erkennt ferner an der 2 zwischen dem Abschnitt 33 und dem Begrenzungssteg 35 eine quer zur Längsachse 40 des Sekundärspulenkörpers 16 verlaufende Trennnaht 38, die in einer Trennebene 39 verläuft. In der Trennebene 39 schließen bzw. zwei lediglich angedeutete Spritzgusswerkzeug 42, 43 zum Herstellen des Sekundärspulenkörpers 16 unmittelbar aneinander an, die jeweils parallel zur Längsachse 40 zum Entformen des Sekundärspulenkörpers 16 bewegbar sind. Wesentlich dabei ist, dass das zum Formen der Abschnitte 32, 33 des Sekundärspulenkörpers 16 dienende Spritzgußwerkzeug 42 keine Trennebene parallel zur Längsachse 40 aufweist. Anstelle eines einteiligen Spritzgusswerkzeugs 43, das zum Formen im Wesentlichen des Drahtkontaktierungsbereiches 36 dient, ist es auch möglich, das Spritzgußwerkzeug 43 zusätzlich längsgeteilt, das heißt senkrecht zur Trennebene 39 teilbar auszubilden. Vorzugsweise ist dabei die (zusätzliche) Trennebene des Spritzgusswerkzeugs 43 derart angeordnet, dass der in den Drahtkontaktierungsbereich 36 geführte Draht 17 der Sekundärwicklung 18 nicht über diese zusätzliche Trennebene geführt ist, um Beschädigungen am Draht 17 zu verhindern. Alternativ dazu ist es auch denkbar, durch eine entsprechende Gestaltung des Drahtkontaktierungsbereiches 36, bzw. mit Rampen o.ä., ein direktes Berühren des Drahtes 17 der Sekundärwicklung 18 mit einer zusätzlichen Trennebene des Spritzgusswerkzeugs 43 zu verhindern. Ebenso lässt sich durch eine entsprechende Gestaltung des Sekundärspulenkörpers 16 im Bereich der wenigstens einen Ausnehmung 37 ein Berühren des Drahtes 17 in der Trennebene 39 vermeiden.
Zusammengefasst sind beim Sekundärspulenkörper 16 weder im Trafowickelbereich 31 noch im Entstörwickelbereich 30 irgendwelche fertigungsbedingte Grate am Sekundärspulenkörper 16, die eine Be- oder Vorschädigung des Drahtes 17, oder aber einen negativen Wickelaufbau bewirken könnten.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß der 4 weist der Sekundärspulenkörper 16a im Gegensatz zum Sekundärspulenkörper 16 keinen Begrenzungssteg zwischen dem Abschnitt 33a und dem Drahtkontaktierungsbereich 36a auf. Die senkrecht zur Längsachse 40a angeordnete Trennebene 39a verläuft direkt an der Grenze zwischen dem Abschnitt 33a und dem Drahtkontaktierungsbereich 36a.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der 5 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 und 3 dadurch, dass der Sekundärspulenkörper 16b zusätzlich zur Trennebene 39b wenigstens eine zusätzliche Trennebene 44 aufweist, wobei die beiden Trennebenen 39b, 44 parallel zueinander angeordnet sind. Die zusätzliche Trennebene 44 kann sich, wie dargestellt, zwischen dem Verbindungsabschnitt 34b und dem Abschnitt 33b, oder aber zwischen dem Verbindungsabschnitt 34b und dem Abschnitt 32b befinden. Durch die zusätzliche Trennebene 44 lässt sich der Abschnitt 32b des Sekundärspulenkörpers 16b, das heißt der Entstörwickelbereich 30b, über quer zur Längsachse 40b bewegbare Formwerkzeuge mit entsprechend quer zur Längsachse 40b angeordneten Trennebenen herstellen und entformen. Auch bei diesem Beispiel ist zumindest der Trafowickelbereich 31b des Sekundärspulenkörpers 16b ohne Grate für den Draht 17 der Sekundärwicklung 18.
Das Ausführungsbeispiel gemäß den 6 und 7 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß der 5 dadurch, dass die zusätzliche Trennebene 44c beim Sekundärspulenkörper 16c um einen geringen Betrag in den Abschnitt 33c hineinragt. In diesem Bereich 45 des Trafowickelbereichs 31 ist eine exzentrisch angeordnete Nut 46 (7) in die Oberfläche des Sekundärspulenkörpers 16c eingeformt, welche sich über maximal 180° des Wickeldurchmessers des Drahtes 17 der Sekundärwicklung 18 erstreckt. In dieser Nut 46 ist lediglich die eine Lage des Drahtes 17 bzw. der Sekundärwicklung 18 angeordnet, welche über den Verbindungsabschnitt 34c in den Abschnitt 32c geführt wird.
Durch die Ausbildung der Nut 46 und die damit definierte Führung des Drahtes 17 wird ein Abrutschen des Drahtes 17 vom Abschnitt 33c in den Verbindungsabschnitt 34c verhindert. Zur Herstellung der Nut 46 ist die zusätzliche Trennebene 44c erforderlich, um auf der dem Abschnitt 32c zugewandten Seite der Trennebene 44c quer zur Längsachse 40c verfahrbare Formwerkzeuge anordnen zu können.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß der 8 wird im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den 6 und 7 auf eine zusätzliche Trennebene quer zur Längsachse 40d des Sekundärspulenkörpers 16d im Bereich 45d verzichtet, um eine Entformung des Sekundärspulenkörpers 16d in Richtung der Längsachse 40d zu ermöglichen. Um eine definierte Führung des Drahtes 17 zu erzielen, ist hier im Verbindungsabschnitt 34d eine einen Absatz 48 aufweisende Führung 49 ausgebildet, welche spiralförmig im Verbindungsabschnitt 34d angeordnet ist. Dabei kann die Anzahl der spiralförmigen Windungen bzw. die Steigung der Führung 49 je nach Anwendungsfall unterschiedlich sein.
Bei der Ausführung gemäß der 9 ist die Führung 49e am Sekundärspulenkörper 16e zusätzlich mit einem Hinterschnitt 51 versehen, welche eine besonders sichere Führung des Drahtes 17 ermöglicht.
Das Ausführungsbeispiel nach der 10 zeigt eine Führung für den Draht 17 im Verbindungsabschnitt 34f, welche durch im Verbindungsabschnitt 34f angeformte Führungsrippen 52, 53 besteht. Auch ein derartiger Sekundärspulenkörper 16f kann auf zusätzliche, quer zur Längsachse des Sekundärspulenkörpers 16f angeordnete zusätzliche Trennebenen verzichten, so dass ein Entformen in Längsrichtung des Sekundärspulenkörpers 16f möglich ist.
Zuletzt ist in der 11 ein Sekundärspulenkörper 16g dargestellt, dessen Abschnitt 32g denselben Durchmesser aufweist wie der Abschnitt 33g. Es ist lediglich eine Trennebene 39g im Bereich des Begrenzungssteges 35g vorhanden.
Zusammengefasst ermöglichen alle Sekundärspulenkörper 16 durch den Verzicht von senkrecht zur Längsachse 40 verlaufenden Trennebenen zumindest im Trafowickelbereich 31 eine besonders hohe Produktqualität, da Be- oder Vorschädigungen am Draht 17 der Sekundärwicklung 18 sowie ein ungünstiger Wickelaufbau vermieden werden kann.
Ergänzend wird erwähnt, dass sich aufgrund des wesentlich geringeren Durchmessers des Drahtes 17 der Sekundärwicklung 18 im Gegensatz zum Draht der Primärwicklung 22 insbesondere der Sekundärspulenkörper 16 für eine erfindungsgemäße Ausbildung anbietet. Es ist jedoch zur weiteren Steigerung der Produktqualität durchaus sinnvoll, die beschriebenen Ausführungen auch auf den Primärspulenkörper 22 zu übertragen.

Claims

Zündspule (10) für eine Brennkraftmaschine, mit einem magnetisch wirksamen Kern (12), einer Sekundärspule und einer Primärspule, wobei zumindest die Sekundärspule oder die Primärspule einen aus Kunststoff bestehenden, im Spritzgussverfahren hergestellten, im wesentlichen zylinderförmigen Spulenkörper (16; 16a bis 16g) mit einer Längsachse (40; 40a bis 40d) hat, der einen Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) für einen Draht (17) aufweist, in dem mehrere Lagen des Drahtes (17) aufgewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (16; 16a bis 16g) zumindest im Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) in Längsrichtung trennebenenfrei ausgebildet ist.
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (16; 16a bis 16g) einen sich in Längsrichtung an den Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) anschließenden Drahtkontaktierungsbereich (36; 36a) aufweist und dass zwischen dem Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) und dem Drahtkontaktierungsbereich (36; 36a) eine quer zur Längsachse (40; 40a bis 40d) verlaufende erste Trennebene (39; 39a; 39b; 39g) zum Entformen des Spulenkörpers (16; 16a bis 16g) angeordnet ist.
Zündspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) und dem Drahtkontaktierungsbereich (36; 36a) ein quer zur Längsachse (40; 40a bis 40d) verlaufender, flanschförmiger Trennsteg (35; 35g) angeordnet ist, der den Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) vom Drahtkontaktierungsbereich (36; 36a) trennt und dass der Trennsteg (35; 35g) eine Durchführung (37) für den Draht (17) vom Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) in den Drahtkontaktierungsbereich (36; 36a) aufweist.
Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Drahtkontaktierungsbereich (36; 36a) gegenüberliegenden Seite des Wickelbereiches 33; 33a bis 33c; 33g) ein Entstörbereich (30; 30b) angeordnet ist und dass im Entstörbereich (30; 30b) der Draht (17) eine geringere Anzahl von übereinander angeordneten Lagen aufweist als im Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g).
Zündspule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (16; 16a bis 16g) im Entstörbereich (30; 30b) einen geringeren Außendurchmesser aufweist als im Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g).
Zündspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) und der Entstörbereich (30; 30b) über einen kegelstumpfförmigen Übergangsbereich (34; 34b bis 34d; 34f) miteinander verbunden sind.
Zündspule nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) und dem Entstörbereich (30; 30b) eine zweite Trennebene (44; 44c) am Spulenkörper (16; 16a bis 16g) ausgebildet ist und dass die beiden Trennebenen (39; 39a; 39b; 39g; 44; 44c) parallel zueinander angeordnet sind.
Zündspule nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich (34; 34b bis 34d; 34f) Führungsmittel (48, 49; 51; 52, 53) für den Draht (17) vorgesehen sind.
Zündspule nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) unmittelbar neben dem Übergangsbereich (34; 34b bis 34d; 34f) eine Führung (46) für den Draht (17) im Spulenkörper (16; 16a bis 16g) ausgebildet ist und dass in der Führung (46) eine gegenüber dem Wickelbereich (33; 33a bis 33c; 33g) reduzierte Anzahl von Lagen des Drahtes (17) angeordnet ist.
Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Spulenkörper (16; 16a bis 16g) der Sekundärspule als auch der Spulenkörper (21) der Primärspule in seinem jeweiligen Wickelbereich trennebenenfrei ausgebildet ist.