DE102011082230A1

DE102011082230A1 - Elektrische Verbindungsanordnung für eine Zündspule

Info

Publication number: DE102011082230A1
Application number: DE102011082230A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Lindenthal; Juergen Raedler; Thomas Pawlak; Florian Herzog
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2012-10-31
Also published as: CN103493294B; US9418784B2; BR112013027591A2; BR112013027591B1; US20140218154A1; CN103493294A; WO2012146448A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbindungsanordnung, insbesondere für eine Zündspule (1), umfassend: einen von einem isolierenden Lack umgebenden Lackdraht (3), und ein Kontaktelement (4) zur elektrischen Kontaktierung des Lackdrahts (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4) einen Kontaktbereich (5) zur elektrischen Kontaktierung des Lackdrahts (3) aufweist, wobei der Kontaktbereich wenigstens eine scharfe Kante (6) aufweist, und wobei der Lackdraht (3) derart an der scharfen Kante (6) vorbeigeführt ist, dass ein lackfreier Bereich des Lackdrahts vorhanden ist, welcher für die elektrische Kontaktierung am Kontaktbereich (5) des Kontaktelements (4) anliegt.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsanordnung, insbesondere für eine Zündspule oder einen Sensor, und insbesondere eine elektrische Kontaktierung von dünnen Lackdrähten.
Zündspulen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Ein Problemkreis betrifft dabei eine Kontaktierung von dünnen Lackdrähten, die insbesondere als Sekundärwicklungen bei Zündspulen verwendet werden. Im Stand der Technik wird hierbei üblicherweise eine heiße Kontaktierung durch Schweißen oder Löten vorgenommen. Alternativ schlägt die DE 102 51 841 A1 eine kalte Kontaktierung vor, bei der eine Kontaktierfeder über Wicklungen aus Lackdraht gehoben wird und dann durch eine federartige Ausgestaltung einschnappt, so dass Elemente, die an der Kontaktfeder vorgesehen sind, eine Isolationsschicht der Lackdrähte für eine elektrische Verbindung durchbrechen. In manchen Fällen ist jedoch eine elektrische Kontaktierung mittels des Schnappvorgangs problematisch. Es wäre daher wünschenswert, eine kalte elektrische Verbindung zwischen einem Lackdraht und einem Kontaktelement zu haben.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine einfache und schnell ausführbare kalte Kontaktierung zwischen einem dünnen Lackdraht und einem Kontaktelement möglich ist. Insbesondere muss erfindungsgemäß kein separater Schritt für eine Lackentfernung am Lackdraht vorgenommen werden, da dies erfindungsgemäß während der Herstellung der elektrischen Verbindungsanordnung vorgesehen ist. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung den Vorteil, dass keine zusätzlichen Anlagenkosten und keine zusätzlichen Montageschritte notwendig sind. Ein weiterer großer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass kein zusätzlicher Bauraum, beispielsweise für Schweißzangen, usw., vorgehalten werden muss, wodurch ein die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung verwendendes Bauteil kompakter gestaltet werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Kontaktelement einen Kontaktbereich zur elektrischen Kontaktierung des Lackdrahts aufweist, welcher wenigstens eine scharfe Kante hat. Der Lackdraht ist dabei derart an der scharfen Kante umgebogen, dass ein lackfreier Bereich für eine elektrische Kontaktierung mit dem Kontaktelement entsteht. Der lackfreie Bereich des Lackdrahts liegt dann am Kontaktelement, insbesondere an der scharfen Kante, an. Die elektrische Verbindungsanordnung wird vorzugsweise bei Zündspulen oder Sensoren, z.B. Drehzahlsensoren, verwendet.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Besonders bevorzugt ist der Lackdraht mehrfach über die scharfe Kante des Kontaktbereichs am Kontaktelement geführt. Hierdurch wird eine elektrische Kontaktierung mit mehreren Lackdrahtbereichen möglich.
Weiter bevorzugt bildet der Lackdraht am Kontaktbereich eine Kontaktwindung mit mehreren Windungen. Mit anderen Worten ist der Lackdraht mehrfach um einen Teilabschnitt des Kontaktelements herumgewickelt, um mehrere Windungen zu bilden. Die scharfe Kante ist dabei am umwickelten Teilabschnitt des Kontaktelements gebildet.
Vorteilhaft ist, wenn die Windungen des Lackdrahtes an der scharfen Kante nebeneinander und in zumindest einer Lage darüber angeordnet sind, da auf diese Weise die nicht unmittelbar an der scharfen Kante anliegenden Lagen auf diese Weise eine Vorspannung auf die unmittelbar an der scharfen Kante anliegende Lage ausüben. Dadurch wird ein guter elektrischer Kontakt sichergestellt.
Besonders bevorzugt ist ein freies Ende des Lackdrahts zwischen Windungen der Kontaktwindung am Kontaktelement angeordnet, derart, dass das freie Ende nicht aus der Kontaktwindung vorsteht. Das freie Ende des Lackdrahtes liegt deshalb zwischen den Windungen, weil es nach dem Abreißen des Lackdrahtes durch die beim Aufwickeln ausgeübte Vorspannung in das Innere der Kontaktwindung gezogen wird. Mit anderen Worten ist das freie Ende des Lackdrahts durch die Windungen überdeckt, so dass kein frei abstehendes Drahtende vorhanden ist. Hierdurch kann eine elektrische Feldüberhöhung vermieden werden, so dass insbesondere an einem Hochspannungsabgang kein unerwünschter Überschlag durch das freie, abstehende Drahtende möglich ist.
Besonders bevorzugt ist der Kontaktbereich am Kontaktelement an einer Einschnürung des Kontaktelements gebildet. Hierdurch kann eine einfache Fixierung des Lackdrahts, beispielsweise durch mehrfaches Herumwickeln im Bereich der Einschnürung erfolgen. Weiter bevorzugt sind im Bereich der Einschnürung mehrere scharfe Kanten, insbesondere vier Kanten, vorgesehen.
Weiter bevorzugt ist die scharfe Kante am Kontaktbereich bogenförmig, insbesondere als Teilkreisbogen, vorgesehen. Durch die bogenförmige Ausgestaltung wird ein langer Kontakt zwischen der scharfen Kante und dem Außenumfang des Lackdrahts erreicht, so dass relativ viel Lack vom Lackdraht durch die scharfe Kante abgekratzt werden kann. Hierdurch wird die elektrische Kontaktfähigkeit verbessert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind zur scharfen Kante benachbarte Kanten des Kontaktelements abgerundet. Hierdurch wird der Draht zur Einschnürung hin geführt und sichergestellt, dass während des Fixierens des Lackdrahts am Kontaktelement nicht aus Versehen der Lackdraht an unerwünschter Stelle mit einer scharfen Kante in Kontakt kommt und der Lack bzw. der Kupferleiter beschädigt wird.
Weiter bevorzugt stellt das Kontaktelement einen elektrischen Kontakt zu einer Sekundärspule der Zündspule bereit. Die Sekundärspule ist vorzugsweise direkt mit dem Lackdraht bewickelt.
Vorzugsweise umfasst die elektrische Verbindungsanordnung ferner ein zweites Kontaktelement, welches einen Hochspannungsabgang der Zündspule bildet. Das zweite Kontaktelement ist dabei gleich wie das erste Kontaktelement ausgebildet. Hierdurch kann insbesondere eine hohe Gleichteileanzahl erreicht werden.
Auch vorteilhaft ist, wenn das Kontaktelement einen Schlitz zur Aufnahme eines Diodendrahtes aufweist, da auf diese Weise bauraumoptimiert eine zweite Kontaktierung zum Diodendraht stattfinden kann.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Zündspule mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsanordnung, vorzugsweise mit zwei erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsanordnungen.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines Lackdrahts mit einem Kontaktelement, wobei in einem ersten Schritt das Kontaktelement mit einem Kontaktbereich mit einer scharfen Kante bereitgestellt wird und anschließend ein Lackdraht derart über die scharfe Kante geführt wird, dass von einem Teilbereich des Lackdrahts der Lack entfernt wird und der lackfreie Bereich des Lackdrahts für eine elektrische Kontaktierung mit dem Kontaktbereich in Berührung gebracht wird. Somit kann erfindungsgemäß durch einfaches Führen des Lackdrahts über die scharfe Kante eine sichere elektrische Kontaktierung erreicht werden. Besonders bevorzugt wird der Lackdraht dabei mehrmals über die scharfe Kante geführt, um die Anzahl der Kontaktstellen zu erhöhen. Weiter bevorzugt wird erfindungsgemäß eine Kontaktwicklung durch mehrmaliges Wickeln des Lackdrahts über die direkt mit der scharfen Kante in Kontakt stehenden Windungen vorgesehen, um eine Einschnürung der darunterliegenden Windungen für einen exzellenten Kontakt zu erreichen.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Zündspule mit einer elektrischen Verbindungsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine vergrößerte Teilansicht von 1,
3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Kontaktelements mit umwickeltem Lackdraht,
4 eine perspektivische Ansicht des Kontaktelements ohne Draht,
5 eine vergrößerte Teilansicht von 4, und
6 eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer elektrischen Verbindungsanordnung für einen Hochspannungsabgang.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 eine elektrische Verbindungsanordnung 2 für eine Zündspule 1 beschrieben.
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Zündspule 1 einen Spulenkörper 9, auf welchem eine Sekundärwicklung 10 gewickelt ist. Die Sekundärwicklung 10 ist aus einem Lackdraht 3 gewickelt, d.h., aus einem mit einem isolierenden Lack umgebenen elektrisch leitfähigen Draht. Der Lackdraht 3 hat einen sehr geringen Durchmesser, beispielsweise ist dieser kleiner als 0,15 mm. Am Anfang und am Ende der Sekundärwicklung 10 muss ein elektrischer Kontakt mittels einer elektrischen Verbindungsanordnung 2 hergestellt werden. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei elektrische Verbindungsanordnungen 2, 20 am Anfang und am Ende der Sekundärwicklung 10 angeordnet. Insbesondere sind bei den beiden elektrischen Verbindungsanordnungen 2, 20 die elektrischen Kontaktelemente gleich aufgebaut.
Wie aus den 2 bis 5 ersichtlich ist, weist die elektrische Verbindungsanordnung 2 ein Kontaktelement 4 zur elektrischen Kontaktierung des Lackdrahts 3 auf. Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, ist das Kontaktelement 4 beispielsweise einstückig mit einer um 90° abgewinkelt angeordneten Schneid-Klemm-Verbindung 8 gebildet. Die Schneid-Klemm-Verbindung 8 ist zur Anbindung eines elektrischen Anschlusses ausgestaltet. Das Kontaktelement 4 ist im Detail in 5 dargestellt und weist einen Kontaktbereich 5 auf, welcher beispielsweise an einer Einschnürung 14 des Kontaktelements 4 gebildet ist. Die Einschnürung 14 ist beispielsweise durch einen Stanzvorgang hergestellt, wobei das gesamte Kontaktelement 4 mit der integrierten Schneid-Klemm-Vorrichtung 8 aus einem Blechmaterial hergestellt ist. Durch den Stanzvorgang ergeben sich durch den Stanzgrat am Kontaktbereich 5 vier scharfe Kanten 6. Zumindest ist eine scharfe Kante 6 erforderlich. Wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist, sind die scharfen Kanten 6 dabei in einer bogenförmigen geometrischen Gestalt vorgesehen. Die Einschnürung 14 ist beispielsweise U-förmig, V-förmig, schlüssellochförmig, schlitzförmig oder rechteckförmig ausgebildet. Der Kontaktbereich 5 ist derart ausgebildet, dass mehrere Lagen des Lackdrahtes 3 nebeneinander und übereinander angeordnet werden können.
Zu den scharfen Kanten 6 benachbarte Kanten 7 bilden einen Einführbereich, wobei die Kanten 7, wie aus 5 ersichtlich ist, abgerundet sind. Durch den Einführbereich wird der Lackdraht 3 ohne Beschädigung zum Kontaktbereich 5 mit den scharfen Kanten 6 geführt.
Die 2 und 3 zeigen, wie der Lackdraht 3 am Kontaktelement 4 angeordnet ist. Hierbei ist der Lackdraht 3 in mehrfachen Windungen um den Kontaktbereich 5 bzw. die Einschnürung 14 herumgewickelt, wodurch zumindest eine Kontaktwindung 11 am Kontaktbereich 5 entsteht. Dabei sind die an den scharfen Kanten 6 des Kontaktbereichs 5 liegenden Lackdrahtabschnitte zumindest abschnittsweise lackfrei, da durch den Wickelvorgang die scharfen Kanten 6 die Lackschicht des Lackdrahts 3 durchbrechen, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement 4 und dem Lackdraht hergestellt ist. Der Lackdraht 3 ist im Kontaktbereich 5 bzw. in der Einschnürung 14 derart angeordnet, dass an der scharfen Kante 6 mehrere Lagen nebeneinander und zumindest eine, beispielsweise mehrere Lagen darüber angeordnet sind.
Hierbei stellt das mehrfache Umwickeln des Kontaktbereichs 5 bzw. der Einschnürung 14 sicher, dass die an der Außenseite liegenden Windungen die darunterliegenden inneren Windungen einschnüren. Hierdurch wird eine dauerhafte Kontaktkraft zwischen den lackfreien Lackdrahtbereichen und dem Kontaktelement 4 erreicht. Nach dem Herstellen der Kontaktwindung 11 kann dann der Lackdraht 3 in den Wickelraum am Spulenkörper geführt werden und der Spulenkörper 9 mit der Sekundärwicklung 10 umwickelt werden.
Die gleiche Kontaktwindung 11 befindet sich dann an der zweiten elektrischen Verbindungsanordnung 20, wobei mit dem Bezugszeichen 12 ein Hochspannungsabgang der Zündspule 1 bezeichnet ist (1). Hierbei wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem Hochspannungsabgang 12 und dem Lackdraht 3 in gleicher Weise wie in den 2 bis 5 beschrieben, erreicht. Weiterhin wird, wie aus 6 ersichtlich ist, ein freies Ende des Lackdrahts nach Herstellen der letzten Windung in der Kontaktwindung 11 über beispielsweise einen erhöhten Wickelzug in die Windungen gezogen. Dabei bricht der Lackdraht 3 ab, so dass das freie Lackdrahtende 13 entsteht. Durch das Hineinziehen liegt jedoch das freie Lackdrahtende 13 nicht frei, sondern verschwindet in den Windungen. Hierdurch kann das freie Lackdrahtende 13 kein hochspannungstechnisches Problem mehr darstellen, wobei insbesondere unerwünschte Überschläge vom freien Lackdrahtende 13 zu masseführenden Teilen, z.B. dem Magnetkreis der Zündspule oder dem Kerzenschacht, vermieden werden können.
Das Kontaktelement 4 kann einen Schlitz zur Aufnahme eines Diodendrahtes aufweisen. Auf diese Weise kann bauraumoptimiert eine zweite Kontaktierung zum Diodendraht stattfinden.
Somit kann insbesondere eine besonders kompakte Zündspule bereitgestellt werden, da für die Kontaktierung der Zündspule keine Freiräume, beispielsweise für Schweißzangen, usw., bei einer im Stand der Technik vorgenommenen warmen Kontaktierung freigehalten werden müssen. Erfindungsgemäß kann eine einfache kalte Kontaktierung erfolgen, ohne dass zuvor der Lackdraht abisoliert werden muss. Dies wird erfindungsgemäß durch den Aufwickelschritt an den scharfen Kanten 6 ausgeführt. Weiter ist erfindungsgemäß die elektrische Kontaktierung im Kontaktelement 4 integriert, so dass keine anderen zusätzlichen Bauteile notwendig sind. Dabei kann die elektrische Kontaktierung sehr einfach und kostengünstig ausgeführt werden, wodurch sich große herstellungsbedingte Vorteile ergeben, da derartige elektrische Verbindungsanordnungen 2 Massenbauteile sind. Darüber hinaus kann die elektrische Kontaktierung ohne zusätzliche Montageschritte und Taktzeit neutral erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10251841 A1 [0002]

Claims

Elektrische Verbindungsanordnung, insbesondere für eine Zündspule (1), umfassend: – einen von einem isolierenden Lack umgebenden Lackdraht (3), und – ein Kontaktelement (4) zur elektrischen Kontaktierung des Lackdrahts (3), dadurch gekennzeichnet, dass – das Kontaktelement (4) einen Kontaktbereich (5) zur elektrischen Kontaktierung des Lackdrahts (3) aufweist, – wobei der Kontaktbereich (5) wenigstens eine scharfe Kante (6) aufweist, und – wobei der Lackdraht (3) derart an der scharfen Kante (6) vorbeigeführt ist, dass ein lackfreier Bereich des Lackdrahts vorhanden ist, welcher für die elektrische Kontaktierung am Kontaktbereich (5) des Kontaktelements (4) anliegt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lackdraht (3) mehrfach über die scharfe Kante (6) des Kontaktbereichs (5) geführt ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lackdraht (3) am Kontaktbereich (5) eine Kontaktwindung (11) mit einer Vielzahl von Windungen, insbesondere fünfzehn bis achtzehn Windungen, bildet.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen des Lackdrahtes an der scharfen Kante nebeneinander und in zumindest einer Lage darüber angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein freies Lackdrahtende (13) zwischen den Windungen der Kontaktwindung (11) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (5) an einer Einschnürung (14) des Kontaktelements (4) gebildet ist, wobei die scharfe Kante (6), vorzugsweise vier scharfe Kanten, an der Einschnürung angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die scharfe Kante (6) bogenförmig, insbesondere als Teilkreisbogen, ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur scharfen Kante benachbarte Kanten (7) des Kontaktelements (4) abgerundet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4) eine elektrische Kontaktierung einer Sekundärwicklung (10) der Zündspule (1) bereitstellt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein zweites Kontaktelement an einem Hochspannungsabgang (12), wobei das zweite Kontaktelement gleich dem ersten Kontaktelement (4) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4) einen Schlitz zur Aufnahme eines Diodendrahtes aufweist.
Zündspule, umfassend eine elektrische Verbindungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung zwischen einem Kontaktelement (4) und einem Lackdraht (3), umfassend die Schritte: – Bereitstellen des Kontaktelements (4) mit einem Kontaktbereich (5), welcher wenigstens eine scharfe Kante (6) aufweist, und – Führen des Lackdrahts (3) derart, dass der Lackdraht (3) über die scharfe Kante (6) geführt ist, wodurch Lack von einem Teilbereich des Lackdrahts (3) entfernt wird und der lackfreie Teilbereich des Lackdrahts für die elektrische Kontaktierung mit dem Kontaktbereich (5) in Kontakt gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt – Anordnen der Windungen in einer ersten Lage an der scharfen Kante (6) und in zumindest einer zweiten Lage darüber.