DE102012219261A1

DE102012219261A1 - Ignition coil for combustion engine, has elastic element arranged in two end faces of inner rod-shaped core, where elastic element is integrated in region of housing, and front end of inner core is turned to region of housing

Info

Publication number: DE102012219261A1
Application number: DE201210219261
Authority: DE
Inventors: Konstantin Lindenthal; Gennaro Romano; Thomas Pawlak; Bernd Fischer; Florian Herzog; Thomas Breckle; Richard Weber; Kazim Kahraman; Henning Wirth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-04-24
Also published as: CN103779056B; BR102013026995A2; CN103779056A

Abstract

The coil (1) has an elastic element (5) arranged in two end faces (20, 21) of a rod-shaped inner core (2). The elastic element is integrated in a region of a housing (4), where front end of the inner core is turned to the region of the housing. Size of a surface of the front end of the inner core is equal or smaller than size of a surface of the elastic element. A rotating closed outer core (3) is arranged within the inner core. The elastic element is arranged between the outer core and the inner core.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündspule für eine Brennkraftmaschine mit signifikant reduzierten thermomechanischen Spannungen. The present invention relates to an ignition coil for an internal combustion engine with significantly reduced thermo-mechanical stresses.

Zündspulen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Zündspulen weisen üblicherweise einen Aufbau mit einer Primärspule und einer Sekundärspule sowie einem inneren Kern auf, wobei der innere Kern häufig auch als I-Kern bezeichnet wird. Der innere Kern ist hierbei üblicherweise in einem Primärspulenkörper, welcher die Primärspule trägt, montiert oder eingespritzt. Der Primärspulenkörper mitsamt dem inneren Kern wird üblicherweise als Baugruppe in einem Gehäuse der Zündspule montiert und mit Gießharz vergossen. Im Betrieb ergeben sich jedoch häufige Temperaturwechsel. Der innere Kern ist üblicherweise aus einem metallischen Material hergestellt und der Primärspulenkörper und ein Gehäuse der Spule sind üblicherweise aus Kunststoff hergestellt. Somit ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien in der Zündspule thermomechanische Spannungen. Dies kann zu unerwünschten Aufschrumpfungsprozessen führen, was zu Rissen in einem oder mehreren Bauteilen der Zündspule führen kann. Dies kann zu einem Ausfall der Zündspule führen. Ignition coils are known from the prior art in different configurations. Ignition coils usually have a structure with a primary coil and a secondary coil and an inner core, wherein the inner core is often referred to as the I-core. The inner core is usually in a primary coil body, which carries the primary coil, mounted or injected. The primary coil body together with the inner core is usually mounted as an assembly in a housing of the ignition coil and potted with casting resin. In operation, however, there are frequent temperature changes. The inner core is usually made of a metallic material and the primary coil body and a housing of the coil are usually made of plastic. Thus, due to the different thermal expansion coefficients of the different materials in the ignition coil thermo-mechanical stresses arise. This can lead to unwanted Aufschrumpfungsprozessen, which can lead to cracks in one or more components of the ignition coil. This can lead to failure of the ignition coil.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Zündspule mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass unterschiedliche thermisch bedingte Längenänderungen von Bauteilen aufgrund von unterschiedlichen Materialien der Bauteile signifikant reduziert werden können und insbesondere Beschädigungen in Form von Rissen oder dergleichen an den Bauteilen vermieden werden können. Insbesondere können erfindungsgemäß Beschädigungen zwischen einem im Wesentlichen stabförmigen inneren Kern und einem an den Stirnseiten angrenzenden Gehäusebauteil vermieden werden. Hierzu ist erfindungsgemäß an wenigstens einer der beiden Stirnseiten des inneren Kerns ein elastisches Element angeordnet. Das elastische Element erlaubt in gewissem Umfang thermische bedingte Längenänderungen zwischen dem inneren Kern und dem Gehäuse und kann diese aufnehmen. The ignition coil according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that different thermally induced changes in length of components due to different materials of the components can be significantly reduced and in particular damage in the form of cracks or the like can be avoided on the components. In particular, according to the invention, damage between a substantially rod-shaped inner core and a housing component adjacent to the end faces can be avoided. For this purpose, an elastic element is arranged according to the invention on at least one of the two end faces of the inner core. The elastic member permits and to some extent absorbs thermal variations in length between the inner core and the housing.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Vorzugsweise ist das elastische Element in einen Bereich eines Gehäuses der Zündspule integriert, wobei die Stirnseite des inneren Kerns dem elastischen Gehäusebereich zugewandt ist. Dadurch kann insbesondere eine Bauteileanzahl reduziert werden und eine schnelle und einfache Montage der Zündspule ermöglicht werden. Preferably, the elastic element is integrated in a region of a housing of the ignition coil, wherein the end face of the inner core faces the elastic housing portion. As a result, in particular a number of components can be reduced and a quick and easy installation of the ignition coil can be made possible.

Vorzugsweise liegt eine Stirnseite des inneren Kerns am elastischen Gehäusebereich an. Dadurch wird vermieden, dass Gießharz oder dergleichen zwischen der Stirnseite des inneren Kerns und dem elastischen Gehäusebereich vorhanden ist und eine effektive Aufnahme von thermisch bedingten Längenänderungen durch den elastischen Gehäusebereich möglich ist. Preferably, an end face of the inner core is located on the elastic housing portion. This avoids that casting resin or the like between the end face of the inner core and the elastic housing portion is present and effective absorption of thermally induced changes in length is possible through the elastic housing portion.

Weiter bevorzugt ist das elastische Element in das Gehäuse eingespritzt. Hierbei wird das elastische Element im Voraus als Einzelbauteil bereitgestellt und in eine Gussform eingebracht und anschließend das Gehäuse an das elastische Element angespritzt. Alternativ wird das elastische Element mittels eines Zweikomponenten-Spritzgussvorgangs gemeinsam mit dem restlichen Gehäuse gespritzt und ist somit ein integraler Bestandteil des Gehäuses. More preferably, the elastic element is injected into the housing. In this case, the elastic element is provided in advance as a single component and introduced into a mold and then molded onto the housing of the elastic element. Alternatively, the elastic element is injected by means of a two-component injection molding process together with the rest of the housing and is thus an integral part of the housing.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das elastische Element magnetische Eigenschaften auf. Besonders bevorzugt umfasst das elastische Element hierzu eine Vielzahl von magnetischen Partikeln oder ist vollständig aus einem magnetischen Material hergestellt. According to a further preferred embodiment of the present invention, the elastic element has magnetic properties. Particularly preferably, the elastic element for this purpose comprises a plurality of magnetic particles or is made entirely of a magnetic material.

Vorzugsweise ist eine Größe einer Fläche der Stirnseite des inneren Kerns gleich oder kleiner als eine zum inneren Kern gerichtete Fläche des elastischen Elements. Hierdurch ist das elastische Element entsprechend einer geometrischen Form der Stirnseite es inneren Kerns angepasst, sodass eine optimale Aufnahme von Längenänderungen möglich ist. Preferably, a size of a surface of the end face of the inner core is equal to or smaller than a surface of the elastic element facing the inner core. As a result, the elastic element is adapted according to a geometric shape of the front side of the inner core, so that an optimal recording of changes in length is possible.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist jeweils an jeder der beiden Stirnseiten der inneren Kerns ein elastisches Element angeordnet. Hierdurch kann ein besonders guter thermischer Längenausgleich ermöglicht werden. According to a further preferred embodiment of the present invention, an elastic element is arranged in each case on each of the two end faces of the inner core. In this way, a particularly good thermal length compensation can be made possible.

Weiter bevorzugt umfasst die Zündspule einen geschlossenen äußeren Kern als Teil eines Magnetkreises, wobei der äußere Kern vorzugsweise ungefähr eine O-Form aufweist. Hierbei ist erfindungsgemäß vorzugsweise das elastische Element zwischen dem inneren Kern und dem äußeren Kern angeordnet. More preferably, the ignition coil comprises a closed outer core as part of a magnetic circuit, wherein the outer core preferably has approximately an O-shape. Here, according to the invention, preferably the elastic element between the inner core and the outer core is arranged.

Besonders bevorzugt weist der innere Kern eine gerade I-Form auf. Weiter bevorzugt weisen die beiden Stirnseiten des inneren Kerns eine größere Querschnittsfläche als ein mittlerer Bereich des inneren Kerns auf. Particularly preferably, the inner core has a straight I-shape. More preferably, the two end faces of the inner core have a larger one Cross-sectional area as a central region of the inner core.

Weiter bevorzugt ist das elastische Element aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE), oder aus Silikon oder aus EPTM.More preferably, the elastic element is made of a thermoplastic elastomer (TPE), or of silicone or of EPTM.

Vorzugsweise ist das elastische Element alternativ einteilig mit dem Kern gebildet. Preferably, the elastic element is alternatively formed integrally with the core.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Nachfolgend werden bevorzugt die Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei in allen Ausführungsbeispielen mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Zeichnung ist:Hereinafter, the embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Identical or functionally identical parts are designated in all embodiments with the same reference numerals. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht einer Zündspule gemäß eine ersten Ausführungseispiel der Erfindung, 1 FIG. 2 is a schematic sectional view of an ignition coil according to a first embodiment of the invention; FIG.

2 eine schematische Schnittansicht der Zündspule von 1 in einer um 90º gedrehten Ebene, 2 a schematic sectional view of the ignition coil of 1 in a 90 ° rotated plane,

3 eine schematische Darstellung eines inneren Kerns und eines Gehäuses der Zündspule von 1, und 3 a schematic representation of an inner core and a housing of the ignition coil of 1 , and

4 eine schematische Darstellung eines inneren Kerns und eines Gehäuses für eine Zündspule gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 a schematic representation of an inner core and a housing for an ignition coil according to a second embodiment of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 eine Zündspule 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. The following is with reference to the 1 to 3 an ignition coil 1 according to a first preferred embodiment of the invention described in detail.

Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst die Zündspule 1 einen inneren Kern 2 und einen äußeren Kern 3. Der innere Kern 2 ist hierbei als sogenannter I-Kern ausgebildet und weist eine im Wesentlichen stabförmige, gerade Form auf. Er kann beispielsweise aus einer Vielzahl von Eisenblechen oder dergleichen hergestellt sein. Der äußere Kern 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein in Umfangsrichtung geschlossener Kern, wobei der innere Kern 2 im Inneren des äußeren Kerns 3 angeordnet ist. Ein derart geschlossener äußerer Kern 3 wird auch als O-Kern bezeichnet. Like from the 1 and 2 can be seen, includes the ignition coil 1 an inner core 2 and an outer core 3 , The inner core 2 is here designed as a so-called I-core and has a substantially rod-shaped, straight shape. For example, it may be made of a variety of iron sheets or the like. The outer core 3 is in this embodiment a circumferentially closed core, wherein the inner core 2 inside the outer core 3 is arranged. Such a closed outer core 3 is also referred to as O-core.

Die Zündspule 1 umfasst ferner einen Primärspulenkörper 6, auf welchem eine Primärspule 7 angeordnet ist sowie einen radial außerhalb der Primärspule 7 angeordneten Sekundärspulenkörper 8, an welchem eine Sekundärspule 9 angeordnet ist. The ignition coil 1 further comprises a primary coil bobbin 6 on which a primary coil 7 is arranged and a radially outside of the primary coil 7 arranged secondary coil body 8th to which a secondary coil 9 is arranged.

Die Zündspule 1 umfasst ferner ein Gehäuse 4, wobei Teilbereiche des Gehäuses zwischen dem inneren Kern 2 und dem äußeren Kern 3 angeordnet sind. Insbesondere ist der äußere Kern 3 vom Gehäuse 4 umspritzt. Das Gehäuse 4 umfasst hierbei ein elastisches Element 5, welches in Axialrichtung X-X zwischen einem ersten stirnseitigen Ende 20 des inneren Kerns 2 und dem äußeren Kern 3 angeordnet ist. Das elastische Element 5 ist dabei in das Gehäuse 4 integriert und weist eine Grundfläche auf, welche etwas größer als eine Grundfläche des ersten stirnseitigen Endes 20 des inneren Kerns 2 ist. Das stirnseitige Ende 21 des inneren Kerns 2 kontaktiert dabei das elastische Element 5. Das elastische Element 5 ist flächig als Scheibe ausgebildet und in das Gehäuse 4 integriert. The ignition coil 1 further comprises a housing 4 , wherein portions of the housing between the inner core 2 and the outer core 3 are arranged. In particular, the outer core 3 from the case 4 molded. The housing 4 this includes an elastic element 5 , which in the axial direction XX between a first end face 20 of the inner core 2 and the outer core 3 is arranged. The elastic element 5 is in the case 4 integrated and has a base surface which is slightly larger than a base of the first front end 20 of the inner core 2 is. The frontal end 21 of the inner core 2 contacts the elastic element 5 , The elastic element 5 is flat designed as a disk and in the housing 4 integrated.

Ein zweites stirnseitiges Ende 21 des inneren Kerns 2 liegt dagegen direkt am Gehäuse 4 an. Dabei ist eine Dicke des Gehäuses 4 im Bereich des zweiten stirnseitigen Endes 21 kleiner als eine Dicke des elastischen Elements 5 am ersten stirnseitigen Ende 20. A second frontal end 21 of the inner core 2 on the other hand lies directly on the housing 4 at. Here is a thickness of the housing 4 in the region of the second end face 21 smaller than a thickness of the elastic member 5 at the first front end 20 ,

Weiterhin ist der Innenraum des Gehäuses 4 mit einem Gießharz 12 vergossen. Am Gehäuse 4 ist ferner noch ein Steckeranschluss 11 und ein Hochspannungsabgang 10 angeordnet. Furthermore, the interior of the housing 4 with a casting resin 12 shed. At the housing 4 is still a plug connection 11 and a high voltage outlet 10 arranged.

Der innere Kern 2 und der äußere Kern 3 sind üblicherweise aus metallischen Materialien hergestellt. Das Gehäuse 4 ist üblicherweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Aufgrund der unterschiedlichen Materialien der Bauteile sowie des Gießharzes 12 haben diese Materialien auch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten. The inner core 2 and the outer core 3 are usually made of metallic materials. The housing 4 is usually made of a plastic material. Due to the different materials of the components and the casting resin 12 These materials also have different thermal expansion coefficients.

Wie aus der schematischen Ansicht von 3 ersichtlich ist, kann eine thermisch bedingte Längenänderung in Richtung des Pfeils L des inneren Kerns 2 durch das elastische Element 5 im Gehäuse 4 aufgenommen werden. Dies gilt insbesondere bei Längungen des inneren Kerns 2 in Axialrichtung X-X. Eine thermisch bedingte Längenänderung kann somit durch die Elastizität des elastischen Elements 5 teilweise, vorzugsweise vollständig aufgenommen werden, ohne dass in anderen Bauteilen der Zündspule thermomechanische Spannungen entstehen. Somit kann das Auftreten von Rissen in Bauteilen der Zündspule, insbesondere im Gießharz und/oder im Gehäuse 4, vermieden werden. As seen from the schematic view of 3 can be seen, a thermally induced change in length in the direction of the arrow L of the inner core 2 through the elastic element 5 in the case 4 be recorded. This applies in particular to elongations of the inner core 2 in the axial direction XX. A thermally induced change in length can thus by the elasticity of the elastic element 5 partially, preferably completely absorbed, without causing thermomechanical stresses in other components of the ignition coil. Thus, the occurrence of cracks in components of the ignition coil, in particular in the casting resin and / or in the housing 4 , be avoided.

Das in 4 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel weist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel noch ein zweites elastisches Element 15 auf. Wie aus 4 ersichtlich ist, ist das zweite elastische Element 15 am zweiten stirnseitigen Ende 21 des stabförmigen inneren Kerns 2 angeordnet, wobei das zweite stirnseitige Ende 21 das elastische Element 15 berührt. Die beiden elastischen Elemente 5 und 15 sind hierbei wieder integrale Bestandteile des Gehäuses 4. Durch die Anordnung von zwei elastischen Elementen an beiden stirnseitigen Eden 20, 21 können somit noch größere thermisch bedingte Längenänderungen aufgenommen werden. This in 4 shown second embodiment, in contrast to the first embodiment, a second elastic element 15 on. How out 4 it can be seen, is the second elastic element 15 at the second front end 21 the rod-shaped inner core 2 arranged, wherein the second end face 21 the elastic element 15 touched. The two elastic elements 5 and 15 are here again integral components of the housing 4 , By the arrangement of two elastic elements on both frontal Eden 20 . 21 Thus, even larger thermally induced changes in length can be absorbed.

Zusammenfassend ist somit festzustellen, dass die erfindungsgemäße Zündspule durch die Verwendung von wenigstens einem elastischen Element 5 thermische Längenänderungen, insbesondere des inneren Kerns 2, aufnehmen und kompensieren kann. Hierbei kann das elastische Element 5 in das Gehäuse 4 integriert werden, sodass kein zusätzlicher Bauraum für das elastische Element 5 notwendig ist. Hierdurch kann ein besonders kompakter Aufbau der Zündspule sichergestellt werden. Ferner kann das erfindungsgemäße elastische Element 5 einfach in das Gehäuse 4 integriert werden, beispielsweise indem ein im Voraus hergestelltes elastisches Element in eine Spritzgussform eingelegt wird und das Gehäuse gespritzt wird, oder indem das elastische Element gemeinsam mit dem Gehäuse 4 mittels eines Zweikomponenten-Spritzgussvorgangs gespritzt wird. Vorzugsweise kann hierbei das elastische Element auch magnetische Eigenschaften aufweisen, wenn ein entsprechend magnetisches oder magnetisierbares Material für das elastische Element verwendet wird bzw. elastischem Material beigemischt wird. In summary, it can be stated that the ignition coil according to the invention by the use of at least one elastic element 5 thermal length changes, in particular of the inner core 2 , record and compensate. Here, the elastic element 5 in the case 4 be integrated, so no additional space for the elastic element 5 necessary is. As a result, a particularly compact design of the ignition coil can be ensured. Furthermore, the elastic element according to the invention 5 just in the case 4 integrated, for example, by inserting a previously prepared elastic element in an injection mold and the housing is injected, or by the elastic element together with the housing 4 is injected by means of a two-component injection molding process. Preferably, in this case, the elastic element also have magnetic properties, if a corresponding magnetic or magnetizable material is used for the elastic element or elastic material is added.

Claims

Ignition coil comprising an inner, substantially rod-shaped core ( 2 ) with a first end face ( 20 ) and a second end face ( 21 ), characterized in that on at least one of the two end faces ( 20 . 21 ) an elastic element ( 5 ; 15 ) is arranged.

Ignition coil according to claim 1, characterized in that the elastic element ( 5 ) in a region of a housing ( 4 ), one end face ( 20 ) of the inner core to the area of the housing ( 4 ) is facing.

Ignition coil according to claim 2, characterized in that the end face ( 20 ) of the inner core on the elastic element ( 5 ) is present. Ignition coil according to claim 2 or 3, characterized in that the elastic element ( 5 ) is a single component, which in the housing ( 4 ) is injected.

Ignition coil according to one of claims 2 or 3, characterized in that the elastic element ( 5 ) is an integral part of the housing and together with the housing ( 4 ) is produced by means of an injection process.

Ignition coil according to one of the preceding claims, characterized in that the elastic element ( 5 ; 15 ) is magnetic.

Ignition coil according to one of the preceding claims, characterized in that a size of a surface of the end face ( 20 ) of the inner core ( 2 ) equal to or less than one to the inner core ( 2 ) directed surface of the elastic element ( 5 ).

Ignition coil according to one of the preceding claims, characterized in that on both end faces ( 20 . 21 ) of the inner core ( 2 ) an elastic element ( 5 ; 15 ) is arranged.

Ignition coil according to one of the preceding claims, further comprising a circumferentially closed outer core ( 3 ), where the inner core ( 2 ) within the outer core ( 3 ) is arranged and the elastic element ( 5 ) between the outer core ( 3 ) and the inner core ( 2 ) is arranged.

Ignition coil according to claim 1, characterized in that the elastic element is integral with the inner core ( 2 ) is formed.