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Die vorliegende Erfindung betrifft ein spannungsführendes, elektrisches Bauteil, wie bspw. eine Zündspule, mit einem elektrischen Isolator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 697 00 369 T2 ist ein gattungsgemäßes elektrisches Bauteil bekannt. Mittels eines elektrisch leitfähigen Zylinders, welcher in eine Kappe einer Zündkerze geformt oder in diese mittels Druck eingepasst ist, soll eine derartig ausgerüstete Zündkerze insbesondere eine höhere Lebensdauer sowie eine verringerte Empfindlichkeit aufweisen. Der elektrisch leitfähige Zylinder erstreckt sich dabei über Kontaktbereiche, die unter starker elektrischer Beanspruchung in Verbindung stehen, um als Isolator für ein elektrisches Feld zur Verringerung der Beanspruchung unter der Glimmentladung in derartigen Bereichen zu wirken. Der Zylinder ist dabei mit einer glatten Innen- und Außenfläche versehen, um insbesondere Bereiche einer E-Feld-Konzentration zu minimieren. Die Herstellung eines derartigen elektrisch leitfähigen Zylinders ist jedoch ebenso aufwändig und teuer wie dessen Montage.
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Isolatoren elektrischer Systeme, insbesondere hochspannungsführender Systeme und hier speziell von Zündspulen und Zündkabeln, unterliegen im Betrieb unterschiedlichen Belastungen. Diese Isolatoren müssen nicht nur einen direkten Durchschlag aufgrund hoher Spannungen vermeiden. Insbesondere bei hohen Spannungen und den damit verbundenen hohen Feldstärken entstehen oft sog. Oberflächenentladungen zwischen dem Isolator und einer irgendwie gearteten Gegenelektrode, welche das Material schädigen können, indem bspw. die Struktur verändert wird oder bei höheren Energien Material vom Elektroden-/Ionenbeschuss abgetragen wird. Gleichzeitig führt jede Art ungewollter Funkenentladung, insbesondere in nicht abgeschirmten Bereichen, zu sog. elektromagnetischen Verträglichkeitsstörungen. Diese EMV-Störungen können dabei derart signifikant sein, dass nicht nur bestehende Richtlinien verletzt werden, sondern auch fahrzeugeigene Systeme in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Darüber hinaus könnten derartige Oberflächenentladungen versehentlich in der Nähe befindliche Betriebsstoffe entzünden und dadurch einen Gefahrenherd darstellen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein spannungsführendes, elektrisches Bauteil der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mit welcher insbesondere Schädigungen an Isolatoroberflächen und die Erzeugung von elektromagnetischen Verträglichkeitsstörungen durch Funkabstrahlung aufgrund von Oberflächenentladungen reduziert werden können.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand des abhängigen Anspruchs.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem spannungsführenden, elektrischen Bauteil, wie bspw. einer Zündspule, mit einem elektrischen Isolator, dieses zumindest bereichsweise mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung zu überziehen und gleichzeitig mit einer Masse zu verbinden, sodass eine elektrische Verbindung zu einem unkritischen Potenzial besteht und mögliche schädliche Oberflächenentladungen ableitet. Darüber hinaus kann mittels der zumindest bereichsweise auf den Isolator aufgebrachten, elektrisch leitfähigen Beschichtung, eine Entladung durch Luftüberschlag zuverlässig verhindert werden, sodass insbesondere auch ein Gefahrenpotenzial durch Funkenüberschlag reduziert bzw. gesenkt werden kann. Von großem Vorteil bei der erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Beschichtung ist darüber hinaus, dass diese auch auf stark zerklüfteten Oberflächen leicht anbringbar ist und somit keine glatten Oberflächen zur Montage benötigt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist die elektrisch leitfähige Beschichtung des Isolators zumindest einen der nachfolgenden Bestandteile auf: Leitlack, insbesondere Silberlack, Metalldampf oder Ruß. Leitlack ist dabei ein generell elektrisch leitfähiger Lack, der insbesondere in der Elektronik zum Einsatz kommt. Die elektrische Leitfähigkeit wird dabei durch einen sehr hohen Anteil (bis zu 80% und mehr) leitfähiger Füllmaterialien in einer Lackmatrix erzeugt, wobei die einzelnen Körnchen der Füllmaterialien miteinander in elektrischem Kontakt stehen und dadurch den Stromfluss ermöglichen. Ein derartiger Leitlack kann bspw. auch zur Herstellung leitfähiger Beschichtungen, bspw. zur Abschirmung elektrischer Felder, benutzt werden. Elektrisch leitfähige Lacke gibt es insbesondere auf der Basis von Silber, Kupfer und auch auf der Basis von Graphitpartikeln.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine mittels einer erfindungsgemäß elektrisch leitfähigen Beschichtung überzogene Zündspule,
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2 eine Prinzipdarstellung einer Ableitung einer Oberflächenentladung über die erfindungsgemäß elektrisch leitende Beschichtung.
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Entsprechend der 1, weist ein spannungsführendes, elektrisches Bauteil, welches hier als Zündspule 1 ausgebildet ist, einen elektrischen Isolator 2 auf (vgl. 2) der zumindest bereichsweise mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 überzogen und gleichzeitig mit einer Masse verbunden ist. Die erfindungsgemäße, elektrisch leitfähige Beschichtung 3 des Isolators 2 kann dabei bspw. in der Form eines elektrisch leitfähigen Lacks, nämlich eines Leitlacks, eines Metalldampfes oder Ruß ausgebildet sein. Bei der Ausbildung als Leitlack können insbesondere Metallpartikel, wie bspw. Kupfer- oder Silberpartikel oder aber auch Graphitpartikel, eingebettet in eine Beschichtungsmatrix, die elektrische Leitfähigkeit bewirken.
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Betrachtet man die 2, so kann man erkennen, dass ein Ladungsträger 4, hier ein negativer Ladungsträger, entlang der metallischen Beschichtung 3 geführt und über eine entsprechende Verbindung 5 an die Masse, bspw. einer Spannungsquelle 6, abgeführt wird. Dabei stellt die Zündspule 1 eine erste Elektrode 7 dar, während eine zweite Elektrode 8 mittels der Verbindung 5 mit der leitfähigen Beschichtung 3 und gleichzeitig mit der Masse verbunden ist. Ein direkter Übertrag des Ladungsträgers 4 von der Oberfläche des Isolators 2 zur zweiten Elektrode 8 und einhergehend damit bspw. elektromagnetische Verträglichkeitsstörungen, Funkenentladungen, oder ähnliches, können dadurch positiv beeinflusst, d. h. insbesondere zuverlässig vermieden werden.
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Selbstverständlich kann dabei auch die gesamte Oberfläche des Isolators 2 mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 überzogen sein, wobei stets eine elektrisch leitende Verbindung 5 zur Masse bzw. Erde bestehen muss, um die möglicherweise auftretenden Oberflächenladungen, dargestellt mittels des Ladungsträgers 4, unschädlich abführen zu können.
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Mit der erfindungsgemäßen Beschichtung 3 können somit Schädigungen von Isolatoroberflächen und Erzeugen von elektromagnetischen Verträglichkeitsstörungen durch Funkabstrahlungen aufgrund von Oberflächenentladungen zuverlässig vermieden werden. Gleichzeitig kann durch eine Vermeidung derartiger Oberflächenentladungen auch ein ungewolltes Sich-Entzünden von bspw. in der Nähe befindlichen Betriebsstoffen, wie bspw. Kraftstoff oder Öl, vermieden werden. Darüber hinaus wird auch die Lebensdauer des Isolators 2 erhöht. On besonderem Vorteil bei der erfindungsgemäßen Beschichtung 3 ist darüber hinaus, dass diese auf beliebigen Oberflächen leicht anbringbar, insbesondere aufspritzbar, ist, so dass die Herstellung eines derartigen Isolators 2 vereinfacht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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