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Aus der
DE 10 2010 051 371 A1 ist ein Zündkerzenstecker bekannt, der radial federnde Außenwand aufweist, die auf das Außengehäuse einer Zündkerze aufgesteckt wird.
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Beim Betrieb von Koronazündeinrichtungen hat sich die Spannungsfestigkeit als problematisch herausgestellt. Spannungsüberschläge und Teilentladungen führen bei bekannten Koronazündeinrichtungen häufig zu einem vorzeitigen Ausfall. Besonders kritisch sind dabei das brennraumseitige Ende der Spule und dessen elektrischer Anschluss an die Mittelelektrode. Der für eine Kontaktierung der Mittelelektrode an die Spule zur Verfügung stehende Bauraum ist sehr begrenzt. Zudem dürfen durch die Kontaktierung keine Kanten oder Erhebungen entstehen, da diese zu lokalen Felderhöhungen führen und somit die Durchschlagfestigkeit reduzieren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Weg aufzuzeigen, wie die Spule einer Koronazündeinrichtung besser elektrisch kontaktiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Koronazündeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Bei einer erfindungsgemäßen Koronazündeinrichtung wird die Spule über ein Kontaktelement kontaktiert, das in einer Ausnehmung des Spulenkörpers sitzt. Das Kontaktelement weist einen in Längsrichtung des Spulenkörpers verlaufenden Schlitz auf, in welchem der Wicklungsdraht der Spule, der durch eine Öffnung in einer Seitenwand der Ausnehmung des Spulenkörpers hindurchgeführt ist, gehalten ist. Die Öffnung in der Seitenwand der Ausnehmung des Spulenkörpers ist bevorzugt ein Schlitz.
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Lokale Felderhöhungen durch Unebenheiten, wie sie beim Löten oder Schweißen entstehen können, lassen sich bei einer erfindungsgemäßen Koronazündeinrichtung vermeiden. Das Kontaktelement lässt sich beispielsweise aus Blech kostengünstig herstellen und problemlos in die Ausnehmung des Spulenkörpers einsetzen. Der Schlitz des Kontaktelements kann den Wicklungsdraht zuverlässig halten und kontaktieren, beispielsweise als Schneidklemmverbindung.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich der Schlitz in seiner Längsrichtung keilförmig verengt. Auf diese Weise kann der Wicklungsdraht der Spule besonders gut in den Schlitz eingeklemmt und darin gehalten werden. Bevorzugt ist der Schlitz an seinem breiten Ende offen.
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Der Schlitz kann sich in Richtung zum Spulenkörper hin verengen. In diesem Fall ist es günstig, das Kontaktelement zuerst in die Ausnehmung des Spulenkörpers einzusetzen und danach den Wicklungsdraht durch die Öffnung in der Seitenwand der Ausnehmung des Spulenkörpers zu führen und in dem Schlitz festzuklemmen. Es ist aber auch möglich, dass sich der Schlitz in Richtung vom Spulenkörper weg verengt. In diesem Fall wird zuerst der Wicklungsdraht durch die Öffnung in die Ausnehmung des Spulenkörpers eingeführt und danach das Kontaktelement in die Ausnehmung eingesetzt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass sich der Schlitz an seinem offenen Ende stufenartig verbreitert. Durch eine solche Stufe kann eine Kante geschaffen werden, die beim Einführen von Wicklungsdraht dessen Isolation abschabt. An die Stufe kann sich ein Abschnitt des Schlitzes anschließen, der sich zu dem geschlossenen Ende des Schlitzes hin keilförmig verengt. Die innere und die äußere Kante der Stufe können auf unterschiedlicher Höhe angeordnet sein, so dass eine Schneidkante geschaffen wird. Mit anderen Worten gesagt, verläuft die Verbindungsfläche der beiden Kanten also nicht senkrecht, sondern schräg zu der Fläche, in welcher der Schlitz ist. Eine Schneidkante erleichtert das Abschaben von Isolation des Wicklungsdrahtes.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich der Schlitz senkrecht zu seiner Längsrichtung verengt. Der Schlitz kann sich dabei nach innen oder nach außen verengen. Wenn sich der Schlitz nach innen verengt, sind die beiden Kanten, welche den Schlitz auf der Innenseite des Kontaktelementes begrenzen, näher aneinander als die beiden Kanten, welche den Schlitz auf der Außenseite des Kontaktelementes begrenzen. Wenn sich der Schlitz nach außen verengt, sind die beiden Kanten, welche den Schlitz auf der Innenseite des Kontaktelementes begrenzen, weiter auseinander als die beiden Kanten, welche den Schlitz auf der Außenseite des Kontaktelementes begrenzen. Indem sich der Schlitz senkrecht zu seiner Längsrichtung verengt, kann eine verbesserte Schneidklemmwirkung erreicht werden.
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Eine einfache Möglichkeit, ein Kontaktelement herzustellen, dessen Schlitz sich senkrecht zu seiner Längsrichtung verengt, besteht darin, Schenkel oder Wände auf beiden Seiten des Schlitzes um eine in Richtung des Schlitzes verlaufende geometrische Achse zu verdrehen. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass entweder die beiden inneren Kanten des Schlitzes aufeinander zu und die beiden äußeren Kanten des Schlitzes voneinander weg bewegt werden oder umgekehrt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kontaktelement zwei gegenüber liegende Schlitze aufweist, in denen der Wicklungsdraht gehalten ist. Auf diese Weise kann die Kontaktierung verbessert werden. Der Wicklungsdraht kann dann nämlich in zwei Schlitze eingeklemmt werden. Beispielsweise können zwei Schneidklemmkontakte zwischen dem Wicklungsdraht und dem Kontaktelement geschaffen werden, was den Kontaktwiderstand vorteilhaft reduziert.
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Mit dem beschriebenen Kontaktelement kann die Spule besonders vorteilhaft an die Mittelelektrode angeschlossen werden, beispielsweise indem ein Abschnitt der Mittelelektrode in die Ausnehmung des Spulenkörpers gesteckt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Spule mit dem beschriebenen Kontaktelement auch auf ihrer brennraumfernen Seite kontaktiert werden, beispielsweise indem ein Kontaktstift eines Stromanschlusses der Koronazündeinrichtung in eine Ausnehmung am brennraumfernen Ende des Spulenkörpers gesteckt wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen erläutert. Gleiche und einander entsprechende Komponenten sind darin mit übereinstimmenden Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Koronazündeinrichtung;
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2 ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktelements;
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3 eine schematische Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels; und
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4 eine schematische Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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Die in 1 schematisch in einem Längsschnitt dargestellte Koronazündeinrichtung erzeugt zum Zünden von Brennstoff in einem Brennraum eines Motors eine Koronaentladung. Die Koronazündeinrichtung hat ein Gehäuse 1, das an einem vorderen Ende von einem Isolator 2 verschlossen ist. Aus dem vorderen Ende des Isolators 2 ragt eine Mittelelektrode 3 heraus, die eine oder mehrere Zündspitzen aufweist. Die Mittelelektrode 3 bildet zusammen mit dem Isolator 2 und dem Gehäuse 1 eine Kapazität, die mit einer an die Mittelelektrode 3 angeschlossenen Spule 4 in Reihe geschaltet ist. Die Spule 4 besteht aus Wicklungsdraht, der auf einen Spulenkörper 5 aufgewickelt ist.
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Diese Kapazität und die Spule 4 sind Teil eines elektrischen Schwingkreises, durch dessen Anregung Koronaentladungen an den Zündspitzen oder der Zündspitze der Mittelelektrode 3 erzeugt werden können.
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Ein Abschnitt der Mittelelektrode 3 kann aus elektrisch leitfähigem Glas ausgebildet sein, das den Kanal, der durch den Isolator 2 führt, abdichtet. Dazu lässt man geschmolzenes Glas, das durch Beimischung von Metall- oder Kohlenstoffpartikeln elektrisch leitfähig gemacht wurde, in dem Kanal des Isolators 2 erstarren. Ein hinterer Abschnitt der Mittelelektrode 3 steckt in einer Ausnehmung des Spulenkörpers 5. In dieser Ausnehmung des Spulenkörpers 5 ist ein Kontaktelement 6, über welches der Wicklungsdraht an die Mittelelektrode 3 angeschlossen ist. Der Endabschnitt des Spulenkörpers 5, in dem das Kontaktelement 6 sitzt, steckt in einer Schirmkappe 7. Ein Ausführungsbeispiel dieses Kontaktelements 6 ist in 2 dargestellt.
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An seinem brennraumfernen Ende weist der Spulenkörper 5 eine weitere Ausnehmung auf, in der ein Kontaktelement 6 angeordnet ist, über welches der Wicklungsdraht an einen Anschlusskontakt, beispielsweise einen Kontaktstift 8, angeschlossen ist. Der Kontaktstift 8 kann Teil eines Steckverbinders sein, mit dem die Koronazündeinrichtung an eine Spannungsquelle angeschlossen wird.
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Das in einer stirnseitigen Ausnehmung des Spulenkörpers 5 angeordnete Kontaktelement 6 ist in 2 dargestellt. Das Kontaktelement 6 hat zwei sich gegenüberliegende Schlitze 12, in denen der Wicklungsdraht der Spule 4 eingeklemmt ist. Das Kontaktelement 6 und der Wicklungsdraht bilden dabei eine Schneidklemmverbindung. Der Wicklungsdraht ist durch eine Öffnung in einer Seitenwand der Ausnehmung des Spulenkörpers 5 hindurchgeführt. Diese Öffnung kann beispielsweise ein Schlitz sein.
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Das Kontaktelement 6 kann Federlaschen 16 aufweisen, die in der Ausnehmung des Spulenkörpers 5 gegen den Spulenkörper 5 drücken und so das Kontaktelement 6 in der Ausnehmung des Spulenkörpers 5 halten.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Schlitze 12 in Schenkeln 11 angeordnet, die beim Einsetzen des Kontaktelements 6 in die Ausnehmung des Spulenkörpers 5 oder beim Einstecken der Mittelelektrode 3 bzw. des Kontaktstifts 8 nicht verformt werden, sondern lediglich die Federlaschen 16. Auf diese Weise lässt sich zuverlässig vermeiden, dass die Kontaktierung des Wicklungsdrahtes beeinträchtigt wird. Es ist aber auch möglich die Schlitze 12 in Federlaschen anzuordnen.
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Die Schlitze 12 sind an einem Ende offen und verbreitern sich auf dem größten Teil ihrer Länge keilförmig zu ihrem offenen Ende hin. Auf diese Weise wird die Klemmwirkung erhöht. An ihrem offenen Ende können sich die Schlitze mit einer Stufe 13 verbreitern. So kann eine Isolation des Wicklungsdrahtes, beispielsweise eine Lackschicht, beim Einführen des Wicklungsdrahtes in den Schlitz 12 leichter entfernt werden. Die Stufe 13 kann geneigt ausgebildet sein, indem sich ihre innere und ihre äußere Kante auf unterschiedlichen Höhen befinden. Auf diese Weise kann eine Schneidkante geschaffen werden, die eine Isolationsschicht beim Einführen des Wicklungsdrahtes abschabt.
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Die Schlitze 12 können sich senkrecht zu ihrer Längsrichtung verengen. In 2 ist dies bei dem hinteren der beiden Schlitze 12 der Fall. Die beiden inneren Kanten 15, welche den Schlitz 12 begrenzen, sind näher beieinander als die beiden äußeren Kanten 14. Wenn sich der Schlitz 12 senkrecht zu seiner Längsrichtung nach innen oder nach außen verengt, kann die Schneidklemmverbindung zwischen dem Kontaktelement 6 und dem in den Schlitz 12 eingeklemmten Wicklungsdraht verbessert werden.
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3 zeigt schematisch, wie die Spule 4 einer Koronazündeinrichtung an die Mittelelektrode 3 oder einen Kontaktstift 8 angeschlossen werden kann. Die Spule 4 ist aus Wicklungsdraht 9 auf einen Spulenkörper 5 gewickelt, der an einer Stirnseite eine Ausnehmung aufweist. In dieser Ausnehmung sitzt ein Kontaktelement 6, das gemäß 2 ausgestaltet sein kann. Alternativ kann das Kontaktelement 6 auch als eine zylindrische Hülse ausgestaltet sein.
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Das Kontaktelement 6 hat zwei gegenüberliegende Schlitze, in denen der Wicklungsdraht gehalten ist. Der Spulenkörper 5 hat dazu in einer Seitenwand der Ausnehmung eine Öffnung, durch welche der Wicklungsdraht 9 hindurchgeführt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Spulenkörper 5 an gegenüberliegenden Stellen der Seitenwand eine Öffnung, beispielsweise Schlitze, in denen der Wicklungsdraht 9 steckt.
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Um den Wicklungsdraht 9 elektrisch an die Mittelelektrode 3 oder einen Kontaktstift 8 zu kontaktieren, wird die Mittelelektrode 3 in die Ausnehmung und das Kontaktelement 6 gesteckt. Dabei kann der Wicklungsdraht 9 tiefer in den Schlitz bzw. die Schlitze des Kontaktelements 6 geschoben werden. Dadurch kann die Schneidklemmverbindung zwischen dem Wicklungsdraht 9 und dem Kontaktelement 6 noch weiter verbessert werden.
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4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Möglichkeit, wie die Spule 4 einer Koronazündeinrichtung an die Mittelelektrode 3 oder einen Kontaktstift 8 angeschlossen werden kann. Ebenso wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Spule 4 aus Wicklungsdraht 9 auf einen Spulenkörper 5 aufgewickelt, der in einer Stirnseite eine Ausnehmung aufweist. Der Wicklungsdraht 9 ist durch eine Öffnung in einer Seitenwand der Ausnehmung des Spulenkörpers 5 hindurchgeschoben. Ebenso wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Spulenkörper 5 gegenüberliegende Öffnungen für den Wicklungsdraht 9 aufweisen.
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Der Wicklungsdraht 9 wird mit einem Kontaktelement 6 kontaktiert, das in die Ausnehmung des Spulenkörpers 5 eingesetzt wird. Das Kontaktelement 6 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine zylindrische Hülse, die gegenüberliegende Schlitze zum Klemmen des Spulendrahts 9 aufweist. Das Kontaktelement 6 kann aber statt einer kreisförmigen Grundfläche auch eine eckige Grundfläche aufweisen, wie in 2 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zum dem Ausführungsbeispiel der 3 besteht darin, dass das Kontaktelement 6 mit umgekehrter Orientierung in die Aussparung des Spulenkörpers 5 eingesetzt wird.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel der 3 hat das Kontaktelement 6 einen Boden, welcher der Spule 4 zugewandt ist. Die freien Enden der Schenkel 11 sind deshalb von der Spule abgewandt. Das Kontaktelement 6 kann auch ohne einen Boden ausgestaltet sind, beispielsweise rohrförmig.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 sind die freien Enden der Schenkel 11 dagegen der Spule 4 zugewandt. Beim Einstecken des Kontaktelements 6 in die Aussparung des Spulenkörpers 5 wird der Wicklungsdraht 9 in den Schlitzen des Kontaktelements 6 festgeklemmt. Um den Sitz des Kontaktelements 6 in der Aussparung des Spulenkörpers 5 zu verbessern, kann in der Aussparung ein Gegenhalter 10 angeordnet sein, der in den Innenraum des Kontaktelements 6 eingreift. Der Gegenhalter 10 kann beispielsweise Federlaschen des Kontaktelements 6 gegen Seitenwände der Aussparung des Spulenkörpers 5 drücken. Die Mittelelektrode 3 wird in das andere Ende des Kontaktelements 6 gesteckt. Schenkel oder Laschen des Kontaktelements 6 bewirken dann einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktelement und der Mittelelektrode 3.
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Auf einen Gegenhalter 10 kann aber auch verzichtet werden, beispielsweise indem das Kontaktelements 6 an beiden Ende offen ist, so dass die Mittelelektrode 3 oder ein Kontaktstift 8 von beiden Richtungen in das Kontaktelement 6 gesteckt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Isolator
- 3
- Mittelelektrode
- 4
- Spule
- 5
- Spulenkörper
- 6
- Kontaktelement
- 7
- Schirmkappe
- 8
- Kontaktstift
- 9
- Wicklungsdraht
- 10
- Gegenhalter
- 11
- Schenkel des Kontaktelements 6
- 12
- Schlitze des Kontaktelements 6
- 13
- Stufe
- 14
- Äußere Kante des Schlitzes 12
- 15
- Innere Kante des Schlitzes 12
- 16
- Federlasche
