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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündspule mit einer verbesserten thermomechanischen Robustheit.
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Zündspulen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise zeigt die
DE 10 2008 040 858 A1 eine Zündspule mit einem in einem Primärspulengehäuse angeordneten I-Kern, welcher von einem O-Kern umgeben ist. Nach der Montage kann der Spulenkörper mit einem Gießharz umgossen werden, wobei insbesondere der I-Kern mit dem Gießharz in Kontakt kommt. Durch diesen Kontakt zwischen dem I-Kern und dem Gießharz kann es jedoch im Betrieb zu thermomechanischen Spannungen in der Zündspule kommen, welche Beschädigungen von Bauteilen der Zündspule nach sich ziehen können und im Extremfall zu einem Ausfall der Zündspule führen können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Zündspule für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass thermomechanische Spannungen in der Zündspule signifikant vermieden werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Kontakt zwischen einem I-Kern und einer einen Spulenkörper umgebenden Vergussmasse, insbesondere ein Gießharz, vermieden wird. Erfindungsgemäß ist hierbei ein Außenkern mit einem Grundbereich und einem ersten und zweiten Schenkel vorgesehen, wobei ein Schenkel wenigstens eine erste Axialöffnung des Spulenkörpers vollständig überdeckt. Dabei ist ein Abstand der beiden Schenkel sowie ein Maß des Spulenkörpers derart gewählt, dass die Schenkel in Axialrichtung eine Vorspannkraft aufbringen, wodurch eine Abdichtung des Spulenkörpers und somit des darin befindlichen I-Kerns ermöglicht wird. Mit anderen Worten ist der Spulenkörper zwischen den beiden Schenkeln geklemmt, um zu verhindern, dass bei einem Vergießvorgang Vergussmasse in den Innenbereich des Spulenkörpers, in welchem der I-Kern angeordnet ist, gelangt. Somit kann ein Kontakt zwischen dem I-Kern und der Vergussmasse sicher verhindert werden. Hierbei ist die erfindungsgemäße Lösung sehr einfach und kostengünstig ausführbar, wobei insbesondere keine zusätzlichen Bauteile im Vergleich mit den bisher bekannten Zündspulen notwendig sind. Die Abdichtung des Spulenkörpers erfolgt erfindungsgemäß automatisch während der Montage des Außenkerns.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Der Spulenkörper kann als einseitig geschlossenes rohrförmiges Element mit einer Axialöffnung gebildet sein oder alternativ als rohrförmiges Element mit zwei einander gegenüberliegenden Axialöffnungen gebildet sein. Bei der Ausgestaltung des Spulenkörpers mit einer ersten und einer zweiten Axialöffnung überdeckt der erste Schenkel des Außenkerns vorzugsweise die erste Axialöffnung und der zweite Schenkel überdeckt die zweite Axialöffnung.
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Vorzugsweise berührt wenigstens einer der beiden Schenkel einen Randbereich an den Axialöffnungen des Spulenkörpers. Hierdurch kann eine besonders sichere Abdichtung ermöglicht werden. Der Spulenkörper ist vorzugsweise im Wesentlichen rohrförmig, so dass sich an den Axialöffnungen eine kreislinienförmige Abdichtung ergibt.
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Weiter bevorzugt ist ein Zwischenelement, welches zwischen dem Außenkern und dem Spulenkörper angeordnet ist, vorgesehen, wobei das Zwischenelement eine oder beide Axialöffnungen des Spulenkörpers abdeckt und durch die beiden Schenkel des Außenkerns gegen die Axialöffnungen gedrückt wird. Das Zwischenelement ist vorzugsweise ein Teil eines Zündspulengehäuses, so dass für das Zwischenelement kein separates Bauteil notwendig ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Alternative der Erfindung ist der I-Kern vorzugsweise ein Rollkern. Alternativ kann der I-Kern auch aus Blechen aufgebaut oder als gesinterter Kern ausgeführt sein.
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Vorzugsweise weist der I-Kern eine Axiallänge auf, welche gleich einer Axiallänge des Spulenkörpers oder geringfügig kürzer als dieser ist. Hierdurch kann eine besonders einfache und sichere Abdichtung an den Axialöffnungen des Spulenkörpers erreicht werden und ferner gleichzeitig der I-Kern durch den Außenkern eingespannt werden.
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Für eine besonders einfache und schnelle Montage ist der Außenkern in einer Tasche im Zündspulengehäuse angeordnet. Alternativ kann der Außenkern auch während eines Spritzherstellvorgangs des Zündspulengehäuses mit eingespritzt werden.
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Vorteilhaft ist, wenn an der ersten und/oder zweiten Axialöffnung des Spulenkörpers Dichtmittel vorgesehen sind, die mit den Schenkeln des Außenkerns oder mit dem Zwischenelement dichtend zusammenwirken. Auf diese Weise wird eine noch bessere Abdichtung der Axialöffnungen erreicht. Beispielsweise sind die Dichtmittel durch zumindest eine ringförmig um die Axialöffnung umlaufende Erhöhung oder Vertiefung gebildet.
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Außerdem vorteilhaft ist, wenn das Zündspulengehäuse im als Zwischenelement wirkenden Teilbereich elastischer ausgebildet ist als im übrigen Abschnitt, da auf diese Weise eine höhere Vorspannkraft auf den Spulenkörper ausgeübt und damit eine bessere Abdichtung erzielt wird.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Außenkern als C-Kern oder als O-Kern ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist die Zündspule derart aufgebaut, dass das Spulengehäuse einen Primärspulenkörper, in welchem eine Primärspule angeordnet ist, und einen Sekundärspulenkörper, in welchem eine Sekundärspule angeordnet ist, umfasst. Der I-Kern ist dann im Primärspulenkörper angeordnet und der Außenkern dichtet am Primärspulenkörper ab.
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Die vorliegende Erfindung wird besonders bevorzugt bei Kompaktzündspulen für Brennkraftmaschinen verwendet.
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Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines Außenkerns in einer Zündspule zur Abdichtung eines Spulenkörpers, wobei im Spulenkörper ein I-Kern angeordnet ist, derart, dass der im Spulenkörper befindliche I-Kern nicht mit einer Vergussmasse in Kontakt kommt.
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Zeichnung
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Schnittansicht einer Zündspule gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Schnittansicht der Zündspule von 1 in einer um 90° gedrehten Schnittebene, und
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3 eine vergrößerte Teilausschnittsansicht des Schnitts der Zündspule von 1.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 eine Zündspule 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Zündspule 1 einen Spulenkörper 2, der in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig mit einem Primärspulenkörper 3 und einem Sekundärspulenkörper 4 gebildet ist. Eine Primärspule 13 ist am Primärspulenkörper 3 angeordnet und eine Sekundärspule 14 ist am Sekundärspulenkörper 4 angeordnet.
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Der Primärspulenkörper 13 ist rohrförmig aus einem Kunststoffbauteil gebildet, wobei ein I-Kern 6 im Inneren des Primärspulenkörpers 3 angeordnet ist. Eine Länge des I-Kerns 6 in Axialrichtung X-X entspricht dabei einer Länge des Primärspulenkörpers 3 in Axialrichtung X-X.
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Ferner umfasst die Zündspule 1 einen Außenkern 7, beispielsweise einen sogenannten C-Kern, mit einem Grundbereich 70, einem ersten Schenkel 71 und einem zweiten Schenkel 72. Der Außenkern 7 kann aber auch als ein sogenannter O-Kern ausgeführt sein. Wie insbesondere aus den 1 und 2 ersichtlich ist, ist der I-Kern 6 und der Primärspulenkörper 3 zwischen den beiden Schenkeln 71, 72 des Außenkerns 7 angeordnet, wodurch die Stirnseiten des I-Kerns 6 zumindest teilweise überdeckt werden. Hierbei sind die Abmessungen des Primärspulenkörpers 3 und eines Abstands zwischen den beiden Schenkeln 71, 72 des Außenkerns 7 derart, dass die beiden Schenkel 71, 72 eine Vorspannkraft F1 und F2 in Axialrichtung X-X auf den Primärspulenkörper 3 ausüben. Die beiden Schenkel decken dabei eine erste Axialöffnung 31 des Primärspulenkörpers 3 und eine zweite Axialöffnung 32 des Primärspulenkörpers 3 vollständig ab. Alternativ kann der Primärspulenkörper auch als einseitig geschlossenes Rohr vorgesehen werden, wobei der Primärspulenkörper eine erste Axialöffnung 31 aufweist, die von einem der beiden Schenkel vollständig abgedeckt wird.
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An der ersten und/oder zweiten Axialöffnung 31, 32 des Spulenkörpers 2 können nicht dargestellte Dichtmittel vorgesehen sein, die mit den Schenkeln 71, 72 des Außenkerns 7 oder mit dem Zwischenelement 81, 82 dichtend zusammenwirken. Alternativ können die nicht dargestellten Dichtmittel auch an dem Zwischenelement 81, 82 ausgeführt sein und mit den Axialöffnungen 31, 32 des Spulenkörpers 2 dichtend zusammenwirken. Gemäß einer ersten Ausführung sind die Dichtmittel durch zumindest eine ringförmig um die Axialöffnung 31, 32 umlaufende Erhöhung oder Vertiefung gebildet. Es können aber auch zwei ringförmig um die Axialöffnung 31, 32 umlaufende Erhöhungen vorgesehen sein, die in Axialrichtung (X-X) gesehen beispielsweise eine unterschiedliche Höhe haben und dadurch auch eine Abdichtung gewährleisten, wenn die Vorspannkraft eine der Erhöhungen derart verformt, dass ihre Dichtwirkung verloren geht.
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Wie insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich ist, ist der Außenkern 7 in einer Tasche 9 in einem Gehäuse 8 der Zündspule angeordnet. Somit sind Teilbereiche 81, 82 des Gehäuses 8 als Zwischenelemente zwischen dem Außenkern 7 und den Axialöffnungen 31, 32 angeordnet. Das Zündspulengehäuse kann im Bereich des als Zwischenelement 81, 82 wirkenden Teilbereichs elastischer ausgebildet sein als im übrigen Abschnitt, beispielsweise indem zumindest eine nicht dargestellte elastische Ausbuchtung oder Ausbauchung oder ähnliches ausgeführt ist.
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Die Tasche 9 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel außerhalb des den Spulenkörper 2 mit der Vergussmasse 5 aufweisenden Teils des Zündspulengehäuses 8 vorgesehen, kann aber auch innerhalb des den Spulenkörper 2 mit der Vergussmasse 5 aufweisenden Teils des Zündspulengehäuses 8 ausgebildet sein.
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Ferner weist die Zündspule 1 noch einen Hochspannungsabgang 10 sowie einen Stecker 11 auf. Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet eine Vergussmasse, welche den Spulenkörper 2 und die Spulen umschließt. Die Vergussmasse 5 ist beispielsweise ein Gießharz.
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Durch die erfindungsgemäße Abdichtung zumindest einer Axialöffnung 31, 32 beispielsweise zweier Axialöffnungen 31, 32 des Primärspulenkörpers 3 durch die Vorspannung mittels der beiden Schenkel 71, 72 des Außenkerns 7, wird eine Abdichtung des Innenbereichs der Primärspule 3 erreicht. Hierdurch wird verhindert, dass Vergussmasse 5 mit dem im Primärspulenkörper 3 angeordneten I-Kern in Kontakt kommt. Hierdurch wird eine verbesserte thermomechanische Robustheit der Zündspule 1 erreicht, da die Vergussmasse 5 nicht mit dem I-Kern 6 in Kontakt kommt. Somit wird eine Wärmeübertragung zwischen dem I-Kern 6 und der Vergussmasse 5 erschwert, so dass thermisch bedingte mechanische Spannungen in der Zündspule signifikant reduziert werden können. Der I-Kern lässt durch die erfindungsgemäße Ausführung ein Schrumpfen der Kunststoff-Bauteile zu, da er nicht über das Gießharz formschlüssig im Gehäuse bzw. Spulenkörper eingebettet ist.
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Dabei ist die erfindungsgemäße Lösung sehr einfach und kostengünstig. Insbesondere wird automatisch bei der Montage des Außenkerns 7 die Vorspannung auf die Stirnseiten des Primärspulenkörpers 3 erreicht, so dass keine zusätzlichen aufwändigen Maßnahmen hierfür notwendig sind. Die Höhe der Vorspannung kann durch den Abstand in Axialrichtung X-X zwischen den beiden Schenkeln 71, 72 bzw. einer Länge des Primärspulenkörpers 3 definiert werden. Somit kann erfindungsgemäß durch eine Vorspannung des Außenkerns 7 der I-Kern 6 im Spulengehäuse abgedichtet werden und eine vollständige Entkopplung des innen liegenden I-Kerns 6 von der Vergussmasse 5 erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008040858 A1 [0002]
