DE102018109050A1

DE102018109050A1 - Zündspule und Verfahren zum Herstellen einer Zündspule

Info

Publication number: DE102018109050A1
Application number: DE102018109050.1A
Authority: DE
Inventors: Sven Schumm; Manfred Adolf; Timo Stifel; Dirk Wüstenhagen; Manuel Bauer; Alexander Stark
Original assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-10-17
Also published as: US11610715B2; CN110391066A; US20190318861A1

Abstract

Beschrieben wird eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse (1), einen Transformator (2), der in einem Innenraum des Gehäuses (1) angeordnet ist, und Vergussmasse, mit welcher der Innenraum des Gehäuses (1) vergossen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Transformator (2) von einer Matte (3) bedeckt ist, die in die Vergussmasse eingebettet ist. Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Zündspule beschrieben, bei dem ein Transformator (2) in ein Gehäuse (1) eingesetzt wird, der Transformator (2) mit einer Matte (3) bedeckt wird und das Gehäuse (1) mit Vergussmasse aufgefüllt wird.

Description

Die Erfindung geht von einer Zündspule mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen aus, wie sie beispielsweise aus der US 2017/0040104 A1 bekannt ist.
Bei der Herstellung derartiger Zündspulen wird ein Transformator in einem Gehäuse angeordnet, das dann mit Vergussmasse vergossen und somit aufgefüllt wird. Beim Gebrauch solcher Zündspulen können durch mechanische und thermische Belastungen in der Vergussmasse Risse entstehen, die mit der Zeit anwachsen und bis zur Oberfläche gelangen können. Durch diese Risse kann dann Feuchtigkeit eindringen und zu einem Ausfall der Zündspule führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Weg aufzuzeigen wie sich die Gefahr eines durch Rissbildung bedingten Ausfalls einer Zündspule reduzieren lässt.
Diese Aufgabe wird durch eine Zündspule mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Bei einer erfindungsgemäßen Zündspule ist in die Vergussmasse eine Matte eingebettet, die eine Barriere für Risswachstum bildet. Risse bilden sich überwiegend an Kanten und Ecken, beispielsweise an Kanten eines Eisenkerns des Transformators. Eine Matte, die den Transformator bedeckt, hat auf die Rissbildung an solchen Stellen zwar allenfalls geringen Einfluss, stellt für das Risswachstum aber eine Barriere dar, so dass sich Risse nicht mehr so leicht wie bei herkömmlichen Zündspulen bis zur Oberfläche der Vergussmasse fortpflanzen können. Solange Risse nicht bis zur Oberfläche der Vergussmasse führen, können sie die abdichtende und isolierende Funktion der Vergussmasse auch nicht wesentlich beeinträchtigen und führen deshalb auch nicht zu einem vorzeitigen Ausfall der Zündspule.
Bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Zündspule wird zunächst ein Transformator in ein Gehäuse eingesetzt, dann der Transformator von einer oder mehreren Matten bedeckt und anschließend das Gehäuse mit Vergussmasse vergossen, wodurch der Transformator und die Matte(n) in die Vergussmasse eingebettet werden. Damit die Matte beim Einfüllen der Vergussmasse in das Gehäuse nicht auf der Vergussmasse aufschwimmt, kann die Matte vor dem Vergießen an dem Transformator oder dem Gehäuse befestigt werden, beispielsweise durch Kleben oder Klemmen. Um die Matte in dem Gehäuse einzuklemmen, kann ein separates Bauteil in das Gehäuse eingesetzt werden, etwa ein Rahmen. Ein solcher Rahmen kann in das Gehäuse eingeklemmt sein, also durch Reibungskräfte in seiner Position gehalten werden, oder mit Hinterschnitten oder Vorsprüngen des Gehäuses verrasten.
Die Matte kann beispielsweise eine Gewebematte, ein Vlies, eine Fasermatte oder eine Schaumstoffmatte sein. Damit die Matte beim Vergießen leichter von der Vergussmasse durchdrungen wird, kann es vorteilhaft sein, eine imprägnierte Matte zu verwenden oder eine Matter aus imprägnierten Fasern. Auf diese Weise lässt sich die Matte leichter mit Vergussmasse benetzen.
Die Vergussmasse kann beispielsweise ein Epoxidharz sein. Das Gehäuse kann aus Kunststoff gefertigt sein, beispielsweise Thermoplast oder Duroplast. Das Gehäuse kann einen Becher bilden, in den der Transformator eingesetzt wird, und nach dem Vergießen von einem Deckel verschlossen werden. Auf einen Deckel kann aber auch verzichtet werden, insbesondere wenn das Gehäuse bis zum Rand mit Vergussmasse aufgefüllt wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Matte eine oder mehrere Aussparungen aufweist. Wenn der Transformator mit einer solchen Matte bedeckt wird, kann Vergussmasse beim Vergießen schneller ins Innere des Gehäuses eindringen bzw. von der Vergussmasse verdrängte Luft noch besser entweichen. Vergussmasse kann durch Aussparung(en) nämlich schneller in das Gehäuseinnere gelangen als durch Poren oder Faserzwischenräume der Matte.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Zündspule vor dem Verguss; und
2 die Zündspule in einer Schnittansicht.

In 1 ist eine Zündspule vor dem Verguss in einer Draufsicht und in 2 in einer entsprechenden Schnittansicht dargestellt. Die Zündspule hat ein Gehäuse 1, in das ein Transformator 2 eingesetzt ist. Der Transformator 2 kann einen Eisenkern 21 sowie Primär- und Sekundärwicklungen 22, 23 aufweisen. Nach dem Einsetzen des Transformators 2 in das Gehäuse 1 wird der Transformator 2 mit einer Matte 3 bedeckt. Die Matte 3 kann beispielsweise eine Gewebematte, ein Vlies, eine Fasermatte oder eine Schaumstoffmatte sein.
Danach wird der Innenraum des Gehäuses 1 mit Vergussmasse, beispielsweise einem Epoxidharz, aufgefüllt. Auf diese Weise wird der Innenraum des Gehäuses 1 dicht und isolierend vergossen und der Transformator 2 sowie die Matte 3 in die Vergussmasse eingebettet. Nach dem Vergießen sind Poren oder Faserzwischenräume der Matte 3 mit Vergussmasse gefüllt und der Transformator 3 in der Vergussmasse eingeschlossen. Die Matte 3 wird also von der Vergussmasse durchdrungen. Die Matte 3 kann vorimprägniert sein, z.B. mit einem Harz, damit sie leichter von der Vergussmasse benetzt wird und zuverlässig eine gute und lunkerfreie Verbindung zwischen Vergussmasse und Matte 3 entsteht.
Damit die Matte 3 beim Vergießen nicht auf der Vergussmasse aufschwimmt, kann diese an dem Transformator 2 oder an dem Gehäuse 1 befestigt sein, beispielsweise durch Kleben oder Klemmen. Es ist aber auch möglich, an einer Innenseite des Gehäuses nach innen vorstehende Vorsprünge der Rippen vorzusehen, welche die Matte nach unten festhalten. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, während dem Vergießen durch Stempel oder andere Niederhalter die Matte auf Position zu halten und vor dem Erstarren der Vergussmasse die Stempel oder Niederhalter aus dem Gehäuse 1 zu ziehen. Möglich ist es auch, die Matte durch ein zusätzliches Rahmenteil aus Kunststoff an der Gehäusewand oder dem Transformator zu befestigen, beispielsweise indem ein zusätzliches Rahmenteil eingerastet, eingeclipst oder verspannt wird.
Um das Eindringen der Vergussmasse in den Innenraum des Gehäuses 1 zu beschleunigen und das Austreten der von der Vergussmasse verdrängten Luft zu erleichtern, kann die Matte 3 eine oder mehrere Aussparungen 31, 32 aufweisen. Beispielsweise kann eine Aussparung 31 als Eingießöffnung, durch die Vergussmasse in den Innenraum des Gehäuses eingefüllt wird, und eine weitere Aussparung 32 als Entlüftungsöffnung dienen, durch die von Vergussmasse verdrängte Luft austritt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bedeckt die Matte 3 Ecken und Kanten des Transformators 2. Wegen mechanischen und thermischen Belastungen können Ecken und Kanten des Transformators in besonderem Maße zu Quellen für Risse in der Vergussmasse werden. Wenn sich im Betrieb der Zündspule in der Vergussmasse Risse bilden, können diese sich in der Vergussmasse im Wesentlichen nur bis zu der in die Vergussmasse eingebetteten Matte 3 ausbreiten. Die Matte 3 bildet eine Barriere für Risse, so dass Risse daran gehindert sind, sich bis zur Oberfläche der Vergussmasse fortzusetzen. Die in die Vergussmasse eingebettete Matte 3 sorgt somit dafür, dass die abdichtende und isolierende Wirkung der Vergussmasse längere Zeit erhalten bleibt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur eine einzige Matte 3 dargestellt. Anstelle einer einzigen Matte 3 können aber auch mehrere Matten 3 verwendet werden, die verschiedene Bereiche des Transformators abdecken und sich teilweise überlappen können. Insbesondere ist es auch möglich, mehrere Matten 3 übereinander auf den Transformator 2 zu legen, um die Ausbreitung von Rissen in der Vergussmasse noch weiter zu erschweren.
Das becherartige Kunststoffgehäuse 1 kann vorteilhaft ohne Deckel verwendet werden, indem es mit Vergussmasse bis zu seinem oberen Rand hin aufgefüllt wird.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Transformator
3: Matte
21: Eisenkern
22: Transformatorwicklung
23: Transformatorwicklung
31: Aussparung
32: Aussparung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2017/0040104 A1 [0001]

Claims

Zündspule für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse (1), einen Transformator (2), der in einem Innenraum des Gehäuses (1) angeordnet ist, und Vergussmasse, mit welcher der Innenraum des Gehäuses (1) vergossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (2) von einer Matte (3) bedeckt ist, die in die Vergussmasse eingebettet ist.
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (3) eine Gewebematte, ein Vlies, eine Fasermatte oder eine Schaumstoffmatte ist.
Zündspule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse ein Epoxidharz ist.
Zündspule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (3) eine oder mehrere Aussparungen (31, 32) aufweist.
Zündspule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (3) Kanten eines Eisenkerns (21) des Transformators (2) bedeckt.
Zündspule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (3) Fasern enthält und Faserzwischenräume der Matte (3) mit Vergussmasse gefüllt sind.
Verfahren zum Herstellen einer Zündspule, wobei ein Transformator (2) in ein Gehäuse (1) eingesetzt wird, der Transformator (2) mit einer Matte (3) bedeckt wird, und das Gehäuse (1) mit Vergussmasse aufgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (3) vor dem Auffüllen des Gehäuses (1) mit Vergussmasse an dem Transformator (2) und/oder an dem Gehäuse (1) befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (3) mit Harz vorimprägniert wird, bevor der Transformator (2) mit ihr bedeckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auffüllen des Gehäuses (1) mit Vergussmasse die Matte (3) von der Vergussmasse durchdrungen wird.