Die
Erfindung betrifft eine Zündspule
für eine Brennkraftmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The
The invention relates to an ignition coil
for an internal combustion engine
according to the preamble of claim 1.
Eine
derartige Zündspule
ist aus der US 6,208,231
B1 bekannt. Die bekannte Zündspule weist einen stabförmigen Magnetkern
auf, der an zumindest einer Stirnseite von einem scheibenförmigen Pufferelement
abgedeckt ist (8, 9).
Das Pufferelement dient zum Ausgleich von Spannungen in axialer
Richtung des Magnetkerns aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten
der verschiedenen Bauteile. Ferner ist der Magnetkern von einem
flexiblen Element, beispielsweise einem Schrumpfschlauch, umgeben.
Der Schrumpfschlauch dient zum Ausgleich von Spannungen in radialer
Richtung. Die Bauteile sind innerhalb eines Spulenkörpers angeordnet.
Beim Herstellen der Zündspule
wird das Zündspulengehäuse mit
einem als Vergußmasse
dienenden Isolierharz befüllt,
welches eventuell vorhandene Spalte in Zündspuleninnenraum ausfüllt. Um
zu verhindern, dass beim Vergießen
des Isolierharzes das Isolierharz in den ringförmigen Zwischenraum zwischen
dem Magnetkern samt Schrumpfschlauch und dem Spulenkörper gelangt,
ist ein zusätzliches
Verschlusselement vorgesehen, welches den Spulenkörper am
Innenumfang umschließt
und zum Magnetkern bzw. Schrumpfschlauch hin abdichtet. Nachteilig
dabei ist, dass die Montage des Verschlusselements einen zusätzlichen Arbeitsschritt
bedeutet und das Verschlusselement zusätzlichen Bauraum in Längsrichtung
der Zündspule
benötigt.
Weiterhin benötigt
der Schrumpfschlauch aufgrund seinem Dicke einen Bauraum, der den
Durchmesser der Zündspule
vergrößert.Such an ignition coil is from the US 6,208,231 B1 known. The known ignition coil has a rod-shaped magnetic core, which is covered on at least one end face by a disc-shaped buffer element ( 8th . 9 ). The buffer element is used to compensate for stresses in the axial direction of the magnetic core due to different thermal expansion coefficients of the various components. Furthermore, the magnetic core is surrounded by a flexible element, for example a heat-shrinkable tube. The shrink tube is used to compensate for stresses in the radial direction. The components are arranged within a bobbin. When the ignition coil is produced, the ignition coil housing is filled with a sealing compound serving as an insulating resin, which fills possibly existing gaps in the ignition coil interior. In order to prevent that when pouring the insulating resin, the insulating resin enters the annular space between the magnetic core together with heat shrink tubing and the bobbin, an additional closure element is provided which surrounds the bobbin on the inner circumference and seals to the magnetic core or shrink tube. The disadvantage here is that the assembly of the closure element means an additional step and the closure element requires additional space in the longitudinal direction of the ignition coil. Furthermore, due to its thickness, the heat-shrinkable tube requires a construction space which increases the diameter of the ignition coil.
Aus
der US 6,208,231 B1 ist
es ferner bekannt (16, 17),
den äußeren Spulenkörper mit
einer Beschichtung zu versehen, die aufgrund ihrer geringen Haftkraft
mit den Bauteilen eine Relativbewegung der Bauteile zueinander und
somit einen Spannungsabbau ermöglicht.From the US 6,208,231 B1 it is also known ( 16 . 17 ), to provide the outer bobbin with a coating that allows relative to each other due to their low adhesive force with the components relative movement of the components and thus a voltage reduction.
Ferner
ist es aus der DE
299 16 146 U1 bekannt, den Magnetkern mit einem als Separator
dienenden Kunststoff zu überziehen,
so dass der Magnetkern keine Bindung mit dem Isolierharz eingeht.
In diesem Fall füllt
das Isolierharz den Ringraum zwischen dem Magnetkern und dem Spulenkörper aus. Auch
diese Lösung
bedeutet einen zusätzlichen
Arbeitsschritt aufgrund des Aufbringens des Separators auf den Magnetkern.Furthermore, it is from the DE 299 16 146 U1 known to coat the magnetic core with a serving as a separator plastic, so that the magnetic core does not bond with the insulating resin. In this case, the insulating resin fills the annulus between the magnetic core and the bobbin. This solution also means an additional work step due to the application of the separator to the magnetic core.
Offenbarung
der Erfindungepiphany
the invention
Die
erfindungsgemäße Zündspule
für eine Brennkraftmaschine
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den
Vorteil, dass ein Ausgleich von Spannungen zwischen dem Magnetkern
und dem Spulenkörper
mit geringem radialen Bauraumverlust ermöglicht wird, wobei gleichzeitig
eine einfache Abdichtung des Spuleninnenraums gegen das Eindringen
von Isolierharz erfolgt. Dies wird im Wesentlichen erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass das Ausgleichselement zum Ausgleich axialer Spannungen
gleichzeitig eine Abdichtung des Spuleninnenraums bewirkt und dass der
innere Spulenkörper
an seiner dem Magnetkern zugewandten Innenfläche eine Beschichtung aufweist,
welche Dämpfungseigenschaften
zur Aufnahme von radialen Spannungen aufweist.The
Ignition coil according to the invention
for an internal combustion engine
with the characterizing features of claim 1 has the other hand
Advantage that balancing tensions between the magnetic core
and the bobbin
is made possible with little radial space loss, while simultaneously
a simple seal of the coil interior against the penetration
made of insulating resin. This is essentially according to the invention thereby
achieved that the compensation element to compensate for axial stresses
simultaneously causes a seal of the coil interior and that the
inner bobbin
has a coating on its inner surface facing the magnetic core,
which damping properties
For receiving radial stresses.
Vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zündspule für eine Brennkraftmaschine sind
in den Unteransprüchen
aufgeführt.advantageous
Further developments of the ignition coil according to the invention for an internal combustion engine are
in the subclaims
listed.
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
näher erläutert. Es
zeigen:One
embodiment
The invention is illustrated in the drawing and will be described below
explained in more detail. It
demonstrate:
1 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Zündspule
für eine
Brennkraftmaschine und 1 a longitudinal section through an ignition coil according to the invention for an internal combustion engine and
2 einen
Teil der Zündspule
nach 1 im Bereich des Magnetkerns ebenfalls im Längsschnitt. 2 a part of the ignition coil after 1 in the region of the magnetic core also in longitudinal section.
Die
in der 1 dargestellte Zündspule 10 ist als
sogenannte Stabzündspule
ausgebildet, und dient der Direktkontaktierung einer nicht dargestellten
Zündkerze
einer Brennkraftmaschine. Die Zündspule 10 weist
einen magnetisch wirksamen Kern 12 auf, welcher in üblicher
Weise aus einer Vielzahl von rechteckigen, jedoch unterschiedliche
Breite aufweisenden Blechstreifen 13 aus ferromagnetischem
Material zusammengesetzt ist, sodass eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsfläche erzielt
wird.The in the 1 shown ignition coil 10 is designed as a so-called pencil ignition coil, and is used for direct contacting of a spark plug of an internal combustion engine, not shown. The ignition coil 10 has a magnetically active core 12 on, which in the usual way from a plurality of rectangular, but different width having metal strips 13 is composed of ferromagnetic material, so that a substantially circular cross-sectional area is achieved.
Konzentrisch
um den Kern 12 sind eine Sekundärspule mit einem Sekundärspulenkörper 15 und
einer Sekundärwicklung 16 sowie
eine Primärspule
mit einem Primärspulenkörper 18 und
einer Primärwicklung 19 angeordnet.
Die Hochspannung tragende Sekundärwicklung 16 ist
elektrisch mit einem hülsenförmigen Kontaktierelement 21 gekoppelt, welches
der Aufnahme des Kopfes der Zündkerze dient.
Das Kontaktierelement 21 und die Primärspule sind innerhalb eines
in seinem oberen Bereich aus Kunststoff bestehenden Zündspulengehäuses 22 angeordnet,
welches die äußere Form
der Zündspule 10 bestimmt.
Zusätzlich
ist innerhalb des Zündspulengehäuses 22 noch
ein längsgeschlitztes,
hülsenförmiges Rückschlussblech 23 für den Magnetkreis angeordnet.Concentric around the core 12 are a secondary coil with a secondary coil body 15 and a secondary winding 16 and a primary coil with a primary coil bobbin 18 and a primary winding 19 arranged. The high voltage carrying secondary winding 16 is electrically connected to a sleeve-shaped contacting element 21 coupled, which serves to receive the head of the spark plug. The contacting element 21 and the primary coil are within an ignition coil housing made of plastic in its upper area 22 arranged, which is the outer shape of the ignition coil 10 certainly. In addition, inside the ignition coil housing 22 still a longitudinally slotted, sleeve-shaped return plate 23 arranged for the magnetic circuit.
Auf
der dem Kontaktierelement 21 gegenüberliegenden Seite der Primärspule ist
innerhalb des Zündspulengehäuses 22 eine
mit der Primärwicklung 19 gekoppelte
elektrische Schaltung 24 angeordnet. Die elektrische Schaltung 24 ist über Anschlussstecker 25 mit
der Bordspannung des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Eine soweit beschriebene
Zündspule 10 sowie
deren Funktionsweise ist bereits allgemein bekannt und wird daher
nicht näher
erläutert.On the contact element 21 opposite side of the primary coil is within the ignition coil 22 one with the primary winding 19 coupled electrical circuit 24 arranged. The electrical circuit 24 is via connector 25 coupled with the on-board voltage of the motor vehicle. An ignition coil described so far 10 as well as their operation is already well known and will therefore not be explained in detail.
Wie
am besten aus der 2 erkennbar ist, ist an den
einander gegenüberliegenden
Stirnseiten des Kerns 12 jeweils ein scheibenförmiger Magnet 27, 28 angeordnet.
Auf der der elektrischen Schaltung 24 zugewandten Seite
ist der eine Magnet 27 von einem scheibenförmigen,
elastischen Pufferelement 29 abgedeckt. Das Pufferelement 29 besteht bevorzugt
aus einer geschäumten
Silikonscheibe, die zumindest auf dem Kern 12 abgewandten
Seite geschlossenporig ausgebildet ist. Auf der dem Kontaktierelement 21 zugewandten
Seite ist der andere Magnet 28 von einer Kernabdeckscheibe 30 überdeckt,
welche jedoch je nach Anwendungsfall auch entfallen kann.How best of the 2 is recognizable, is at the opposite end faces of the core 12 each a disc-shaped magnet 27 . 28 arranged. On the electric circuit 24 facing side is the one magnet 27 from a disk-shaped, elastic buffer element 29 covered. The buffer element 29 preferably consists of a foamed silicone disc, at least on the core 12 opposite side is formed closed pores. On the contact element 21 facing side is the other magnet 28 from a Kernabdeckscheibe 30 covered, which, however, can be omitted depending on the application.
Der
Kern 12, die Magnete 27, 28, das Pufferelement 29 und
die Kernabdeckscheibe 30 sind innerhalb des Sekundärspulenkörpers 15 angeordnet. Der
Sekundärspulenkörper 15 besitzt
an seinem Innenumfang zumindest im Bereich der eben angesprochenen
Bauteile eine Beschichtung 32. Die Beschichtung 32 besteht
insbesondere aus Silikon und ist durch einen Spritz- oder Tauchvorgang
aufgebracht. Die Beschichtung 32 sollte die Eigenschaft haben,
mit dem Kern 12 keine Bindung bzw. Haftung einzugehen.
Weiterhin sollte die Beschichtung 32 eine derartige Elastizität und Schichtdicke
aufweisen, dass bei einer Berührung
mit dem Kern 12 ein Spannungsausgleich in radialer Richung
des Kerns 12 aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Kerns 12 und des Sekundärspulenkörpers 15 bzw. der
den Kern 12 umgebenden Bauteile ermöglicht wird. Das Pufferelement 29 weist
einen derartigen Durchmesser auf, dass das Pufferelement 29 mit
seinem Außenumfang
eng bzw. dicht an der Schichtung 32 anliegt.The core 12 , the magnets 27 . 28 , the buffer element 29 and the core cover 30 are inside the secondary bobbin 15 arranged. The secondary coil body 15 has on its inner circumference, at least in the area of the above-mentioned components, a coating 32 , The coating 32 consists in particular of silicone and is applied by a spraying or dipping process. The coating 32 should have the property with the core 12 no commitment or liability. Furthermore, the coating should be 32 have such elasticity and layer thickness that when in contact with the core 12 a voltage compensation in the radial direction of the core 12 due to different thermal expansion coefficients of the core 12 and the secondary bobbin 15 or the core 12 surrounding components is made possible. The buffer element 29 has a diameter such that the buffer element 29 with its outer circumference narrow or close to the stratification 32 is applied.
Der
Kern 12, die Magneten 27, 28, das Pufferelement 29 und
(falls vorhanden) die Kernabdeckscheibe 30 werden während der
Montage der Zündspule 10 in
den Sekundärspulenkörper 15 eingeschoben,
wobei die Bauteile an der Innenwand des Sekundärspulenkörpers 15 anliegen
können.
Der Sekundärspulenkörper 15 ist
hierbei hülsenförmig ausgebildet
und weist eine kreisförmige
innere Querschnittsfläche
auf. Auf der dem Kontaktierelement 21 zugewandten Seite
hat der Sekundärspulenkörper 15 einen
zumindest in seinem Innendurchmesser reduzierten, eine Stufe 36 aufweisenden
Abschnitt 38.The core 12 , the magnets 27 . 28 , the buffer element 29 and (if present) the core cover 30 be during the assembly of the ignition coil 10 in the secondary bobbin 15 inserted, wherein the components on the inner wall of the secondary coil body 15 can be present. The secondary coil body 15 is in this case sleeve-shaped and has a circular inner cross-sectional area. On the contact element 21 facing side has the secondary coil body 15 a reduced at least in its inner diameter, a step 36 having section 38 ,
Da
der Kern 12 und der Sekundärspulenkörper 15 bzw. die ihn
umgebenden Bauteile der Zündspule 10 unterschiedliche
Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen, dehnen sich die Bauteile beim Betrieb der Brennkraftmaschine
und der damit verbundenen Erwärmung
unterschiedlich aus. Bei einem festen Verbund zwischen bestimmten
Bauteilen, beispielsweise zwischen dem Kern 12 und dem
Sekundärspulenkörper 15,
könnte
dies aufgrund der Spannungen zu Rissen führen, die die Funktionsfähigkeit
der Zündspule 10 einschränken. Um
diese Spannungen auszugleichen ist der Sekundärspulenkörper 15 mit der Schichtung 32 versehen,
der einen Spannungsausgleich in radialer Richtung des Kerns 12 ermöglicht.
In axialer Richtung des Kerns 12 erfolgt der Ausgleich
der Spannungen mittels des Pufferelements 29.Because the core 12 and the secondary bobbin 15 or the surrounding components of the ignition coil 10 have different thermal expansion coefficients, the components expand during operation of the internal combustion engine and the associated heating differently. For a fixed bond between certain components, for example between the core 12 and the secondary coil body 15 , this could lead to cracks due to the stresses that affect the functioning of the ignition coil 10 limit. To compensate for these voltages is the secondary coil body 15 with the stratification 32 provided that a voltage compensation in the radial direction of the core 12 allows. In the axial direction of the core 12 the compensation of the voltages takes place by means of the buffer element 29 ,
Nachdem
alle Bauteile in das Zündspulengehäuse 22 eingesetzt
sind und die elektrischen Kontaktierungen hergestellt wurden, wird
das Zündspulengehäuse 22 von
der Oberseite, das heißt
von der Seite der Anschlußstecker 25 her,
mit einem als Vergußmasse
dienenden Epoxidharz 40 befüllt. Dabei reicht das Epoxidharz 40 zumindest
an der den Anschlusssteckern 25 zugewandten Seite bis an
das Pufferelement 29 heran. Aufgrund seiner geschlossenporigen
Ausbildung dringt jedoch kein Epoxidharz 40 in das Pufferelement 29 ein.
Auch dringt aufgrund der radialen Abdichtung zwischen dem Pufferelement 29 und
der Beschichtung 32 kein Epoxidharz 40 in das
Innere des Sekundärspulenkörpers 15 und
somit in den Bereich des Kerns 12 ein. Das Epoxidharz 40 soll
Lufteinschlüsse
in der Zündspule 10 vermeiden
helfen und die einzelnen Bauteile elektrisch voneinander entkoppeln
und gleichzeitig mechanisch fixieren. Hierzu wird das Zündspulengehäuse 22 samt den
darin befindlichen Bauteilen beim Einführen der Vergußmasse in
einer Vorrichtung unter Vakuum gesetzt, um das Austreiben von Lufteinschlüssen zu
unterstützen
und den Vergießvorgang
zu beschleunigen.After all components in the ignition coil housing 22 are used and the electrical contacts were made, the ignition coil 22 from the top, that is from the side of the connector 25 her, with a serving as potting epoxy resin 40 filled. The epoxy resin is sufficient 40 at least at the connection plugs 25 facing side to the buffer element 29 approach. Due to its closed-pore formation, however, no epoxy resin penetrates 40 in the buffer element 29 one. Also penetrates due to the radial seal between the buffer element 29 and the coating 32 no epoxy resin 40 in the interior of the secondary bobbin 15 and thus in the area of the core 12 one. The epoxy resin 40 should air pockets in the ignition coil 10 help avoid and decouple the individual components electrically from each other and simultaneously fix mechanically. For this purpose, the ignition coil housing 22 together with the components therein during the introduction of the potting compound in a device placed under vacuum to assist the expulsion of air bubbles and to accelerate the Vergießvorgang.
Um
im dargestellten Ausführungsbeispiel das
Eindringen von Epoxidharz 40 auch von der Seite des Kontaktierelements 21 her
in den ringförmigen Raum
zwischen dem Sekundärspulenkörper 15 und dem
Kern 12 zu verhindern, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass
die Kernabdeckscheibe 30 mit einer derartigen Axialkraft
gegen die Stufe 36 gedrückt wird,
dass die Kernabdeckscheibe 30 für eine Abdichtung sorgt.In the illustrated embodiment, the penetration of epoxy resin 40 also from the side of the contact element 21 forth in the annular space between the secondary coil body 15 and the core 12 In addition, it is also provided that the core cover 30 with such an axial force against the step 36 is pressed that the Kernabdeckscheibe 30 ensures a seal.
Beim
Einschieben und Positionieren der Bauteile in den Sekundärspulenkörper 15 kann
in den Ringraum zwischen Kern 12 und dem Sekundärspulenkörper 15 Luft
eingeschlossen sein, welche beim anschließenden Evakuieren und Befüllen des Zündspulengehäuses 22 mit
dem Epoxidharz 40 aufgrund der oben beschriebenen Abdichtung
dort auch eingeschlossen bleibt. Aufgrund der elektrisch isolierenden
Wirkung von Luft ist dies durchaus gewollt und vorteilhaft. Dieser
Effekt kann darüber
hinaus gesteigert werden, wenn das Einschieben der Bauteile in den
Sekundärspulenkörper 15 unter Überdruckatmosphäre erfolgt.
Auch könnten
positive Effekte erzeugt werden, wenn das Einschieben unter einer Schutz-
bzw. Isoliergasatmosphäre
erfolgt. Wenn das Einschieben unter einer Überdruckatmosphäre erfolgt
hat dies darüber
hinaus den Vorteil, dass mechanische Drücke über die Luft bzw. das Gas besonders
gut und gleichmäßig verteilt
werden, so dass keine mechanischen Druckspitzen entstehen.When inserting and positioning the components in the secondary coil bobbin 15 can be in the annulus between core 12 and the secondary coil body 15 Be included in the subsequent evacuation and filling of the ignition coil housing 22 with the epoxy resin 40 because of the above-described seal there also remains trapped. Due to the electrical insulating effect of air, this is quite deliberate and advantageous. This effect can be further increased if the insertion of the components in the secondary coil body 15 takes place under an overpressure atmosphere. Also positive effects could be generated when the insertion takes place under a protective or insulating gas atmosphere. Moreover, if the insertion takes place under an overpressure atmosphere, this has the advantage that mechanical pressures over the air or the gas are distributed particularly well and uniformly, so that no mechanical pressure peaks occur.
Ergänzend wird
erwähnt,
dass eine Abdichtung auf der Seite der Kernabdeckscheibe 30 nicht erforderlich
ist, wenn der Sekundärspulenkörper beispielsweise
nicht hülsen-,
sondern topfförmig
mit dort integrierter Abdichtung ausgebildet ist. Auch sind an der
Stelle der Kernabdeckscheibe 30 andere Abdichtmaßnahmen,
zum Beispiel über
separate Abdeckelelemente, denkbar. Weiterhin kann die Anordnung
von Sekundärspule
und Primärspule
vertauscht sein, so dass die Primärspule den Kern 12 umgibt.In addition it is mentioned that a seal on the side of the Kernabdeckscheibe 30 is not necessary if the secondary coil body, for example, not sleeve, but cup-shaped with integrated seal is formed there. Also, in place of the Kernabdeckscheibe 30 Other sealing measures, for example on separate Abdeckelelemente conceivable. Furthermore, the arrangement of secondary coil and primary coil can be reversed so that the primary coil core 12 surrounds.