DE102007012919B4

DE102007012919B4 - Zündspule

Info

Publication number: DE102007012919B4
Application number: DE200710012919
Authority: DE
Inventors: Gary Toikka; Alfred Glatz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2027-03-20
Also published as: DE102007012919A1

Abstract

Zündspule (10) mit einem Spulenkern (11), auf dem eine Primärspule (13) und eine Sekundärspule (12) angeordnet sind, die von einem Gehäuse (14) umschlossen sind, wobei zwischen dem Spulenkern (11) und der Sekundärspule (12) und/oder zwischen der Sekundärspule (12) und der Primärspule (13) und/oder zwischen der Primärspule (13) und dem Gehäuse (14) eine Isolierschicht (21) aus einem Epoxidharz vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxidharz unter Verwendung mindestens eines Polymers auf der Basis von Bisphenol-A-Diglycidylether und mindestens eines Härters hergestellt ist, der mindestens eine Struktureinheit auf der Basis eines Bicyclus aufweist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündspule mit einem Spulenkern, auf dem eine Primärspule und eine Sekundärspule angeordnet sind, die von einem Gehäuse umschlossen sind, wobei zwischen dem Spulenkern und der Sekundärspule und/oder zwischen der Sekundärspule und der Primärspule und/oder zwischen der Primärspule und dem Gehäuse eine Isolierschicht aus einem Epoxidharz vorgesehen ist.
Eine Zündspule besteht üblicherweise aus einem Eisenkern, einer Primärspule mit kleiner Windungszahl und einer Sekundärspule mit großer Windungszahl, die in einem Gehäuse untergebracht sind. Üblichweise ist zwischen der Sekundärspule und der Primärspule einerseits sowie zwischen der Primärspule und der Innenwand des Gehäuses andererseits ein elektrisch isolierender Kunststoff, in der Regel ein Epoxidharz, eingebracht.
Eine mögliche Ausgestaltung der Zündspule ist eine Stabzündspule, die in direktem Kontakt zu einer Zündkerze steht. Der Durchmesser von Stabzündspulen ist vergleichsweise gering. Gleichzeitig sind Stabzündspulen großen Temperaturbelastungen ausgesetzt (vgl. DE 103 60 338 A1 ).
Insbesondere bei Stabzündspulen stellt sich daher das Problem, ein Epoxidharz zu finden, welches für diese Temperaturbelastungen geeignet ist. Die Epoxidharze werden in der Regel aus Bisphenol-A-Diglycidylether-Harzen und Hexahydrophthalanhydrid (HPA) als Härter hergestellt. Damit können Epoxidharze mit einer Glasübergangstemperatur Tg von bis zu 135°C hergestellt werden. Zündspulen, insbesondere Stabzündspulen, können aber Temperaturen von 150°C und mehr ausgesetzt sein, so dass ein üblicherweise verwendetes Epoxidharz ggf. zu erweichen beginnt und sich Hohlräume bilden, in denen elektrische Entladungen das Material weiter angreifen. Es besteht somit die Gefahr, dass sich die Materialeigenschaften des Epoxidharzes aufgrund der Temperaturbeanspruchung verschlechtern.
Dies betrifft sowohl die mechanischen als auch die thermomechanischen und elektrischen Eigenschaften des Materials. Dadurch kann es zu einem vorzeitigen Versagen der Zündspule kommen.
Aus der EP 1 200 502 B1 sind Härtungsmittel für Epoxidharze bekannt, die zu einer verbesserten Chemikalienresistenz von Produkten führen.
Die Glasübergangstemperatur Tg kann wird üblicherweise durch eine größere Kettenlänge des verwendeten Bisphenol-A-Diglycidylether-Harzes erhöht. Dies geht jedoch mit einer deutlichen Erhöhung der Viskosität des resultierenden Epoxidharzes einher, wodurch seine Verarbeitung erschwert, wenn nicht gar unmöglich wird.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zündspule mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber die Vorteile auf, dass sie aus einem Epoxidharz hergestellt ist, bis mindestens 160°C belastbar und einfach herzustellen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Epoxidharz unter Verwendung mindestens eines Polymers auf der Basis von Bisphenol-A-Diglycidylether und mindestens eines Härters hergestellt ist, der mindestens eine Struktureinheit auf der Basis eines Bicyclus aufweist.
Die erfinderische Idee liegt darin, als Härter für das Epoxidharz der erfinderischen Zündspule eine chemische Verbindung zu wählen, die die Rotationsbewegung der Epoxidharzmoleküle hindert, weil sie eine Struktureinheit, d. h. einen Molekülteil enthält, der die Rotationsbewegung der Epoxidharzmoleküle behindert. Dazu sollte die fragliche Struktureinheit entweder in sich vergleichsweise steif sein oder durch ihre Ausmaße eine sterische Hinderung der Rotationsbewegung der Epoxidharzmoleküle bewirken. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass ein Härter, der mindestens einen Bicyclus aufweist, sehr gut hierfür geeignet ist. Die Glasübergangstemperatur Tg wird zuverlässig auf Werte von 150°C oder mehr heraufgesetzt, ohne dass die Verarbeitbarkeit des Epoxidharzes darunter leidet. Unter Bicyclus sind dabei solche bicyclischen Verbindungen zu verstehen, in denen die die Ringe trennende Brücke entweder eine direkte Einfachbindung oder eine Atomkette ist (vgl. Römpp Lexikon Chemie 10. Auflage 1996, Seiten 425, 532). Dabei ist es unerheblich, ob das verwendete Polymer ausschließlich aus Bisphenol-A-Diglycidylether-Einheiten aufgebaut ist oder ob es als Copolymer aus Bisphenol-A-Diglycidylether-Einheiten und einem oder mehreren anderen Monomeren vorliegt, beispielsweise auf der Basis von Bisphenol-B oder Bisphenol-F.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Struktureinheit kann sowohl ein carbocyclischer Bicyclus als auch ein heterocyclischer Bicyclus sein. Besonders vorteilhaft ist ein Bicyclus mit mindestens einer aromatischen Struktureinheit, also einem aromatischen Ring bzw. Ringsystem. Geeignete Struktureinheiten sind bspw. Norbornan und seine sämtlichen Isomere und Derivate, insbesondere Norbornan selbst, Norbornadien und Norbornen sowie deren sämtliche Isomere und Derivate.
Ein Beispiel für einen Härter mit einer derartigen Struktureinheit ist Methyl-5-norbornen-2,3-dicarboxyanhydrid, das auch unter dem Namen Methylnadicanhydrid bekannt ist.
Die Isolierschicht aus dem erfindungsgemäß verwendeten Epoxidharz wird vorzugsweise zwischen der Sekundärspule und der Primärspule sowie zwischen der Primärspule und der dieser zugekehrten Innenwand des Gehäuses angebracht.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen Darstellung:
1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündspule in einer teilweise geschnittenen Ansicht,
2 eine vergrößerte Darstellung des in 1 angedeuteten Ausschnitts II.
Ausführungsform der Erfindung
Die 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündspule 10, in diesem Fall eine Stabzündspule für einen Ottomotor. Im Inneren der Zündspule 10 ist ein Spulenkern 11 vorgesehen, der bspw. als lamellierter Eisenkern ausgebildet sein kann. Um den Spulenkern 11 herum ist eine Sekundärspule 12 angeordnet, die eine oder mehrere Wickellagen 12a, 12b mit zahlreichen Wicklungen aus einem dünnen Metalldraht enthält. Über der Sekundärspule 12 befindet sich eine Primärspule 13, die ebenfalls eine oder mehrere Wickellagen 13a, 13b aufweisen kann. Die Primärspule 13 besteht im Unterschied zur Sekundärspule 12 aus einem dickeren Metalldraht mit weniger Wicklungen. Die Primärspule 13 ist von einem Gehäuse 14 umschlossen. Das Gehäuse 14 ist von einer metallischen Hülle 15 umgeben, um das Magnetfeld zu vervollständigen. Ferner sind elektrische Verbindungselemente 16, eine Isolierkörper 17 sowie eine Haltemanschette 18 vorgesehen.
Zwischen dem Spulenkern 11 und der Sekundärspule 12, zwischen der Sekundärspule 12 und der Primärspule 13 sowie zwischen der Primärspule 13 und dem dieser zugekehrten Innenwand des Gehäuses 14 ist eine Isolierschicht 21 vorgesehen. Diese Isoliermaterial besteht erfindungsgemäß aus einem Epoxidharz, welches unter Verwendung mindestens eines Polymers auf der Basis von Bisphenol-A-Diglycidylether und mindestens eines Härters hergestellt ist, der mindestens eine Struktureinheit auf der Basis eines Bicyclus aufweist. Im Ausführungsbeispiel wurde Methyl-5-norbornen-2,3-dicarboxyanhydrid verwendet, das auch unter dem Namen Methylnadicanhydrid bekannt ist.
Es ist auch möglich, die Isolierschicht 21 lediglich zwischen der Sekundärspule 12 und der Primärspule 13 einerseits sowie zwischen der Primärspule 13 und der dieser zugekehrten Innenfläche des Gehäuses 14 vorzusehen.
Das erfindungsgemäß als Isolierschicht 21 verwendete Epoxidharz kann auch zur Isolierung aller kritischen Teile der Zündspule 10 verwendet werden, bspw. für elektronische Bauteile oder elektrische Kontakte.

Claims

Zündspule (10) mit einem Spulenkern (11), auf dem eine Primärspule (13) und eine Sekundärspule (12) angeordnet sind, die von einem Gehäuse (14) umschlossen sind, wobei zwischen dem Spulenkern (11) und der Sekundärspule (12) und/oder zwischen der Sekundärspule (12) und der Primärspule (13) und/oder zwischen der Primärspule (13) und dem Gehäuse (14) eine Isolierschicht (21) aus einem Epoxidharz vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxidharz unter Verwendung mindestens eines Polymers auf der Basis von Bisphenol-A-Diglycidylether und mindestens eines Härters hergestellt ist, der mindestens eine Struktureinheit auf der Basis eines Bicyclus aufweist.
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine aromatische Struktureinheit vorgesehen ist.
Zündspule nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine carbocyclische oder heterocyclische Struktureinheit vorhanden ist.
Zündspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Struktureinheit auf der Basis von Norbornan sowie seiner Derivate und Isomere vorhanden ist.
Zündspule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Struktureinheit auf der Basis von Norbornan, Norbornadien oder Norbornen vorhanden ist.
Zündspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxidharz unter Verwendung von Methyl-5-norbornen-2,3-dicarboxyanhydrid als Härter hergestellt ist.
Zündspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (21) zwischen der Sekundärspule (12) und der Primärspule (13) sowie zwischen der Primärspule (13) und dem Gehäuse (14) vorgesehen ist.