DE10231508B4

DE10231508B4 - Außenblech für eine Zündspule

Info

Publication number: DE10231508B4
Application number: DE2002131508
Authority: DE
Inventors: Bernhard Stock; Andreas Vom Schloss
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2022-07-13
Also published as: DE10231508A1

Abstract

Vorrichtung zum Zünden eines Brennstoffgemisches in einer Brennkraftmaschine mit
einer zylinderförmigen Spuleneinrichtung (2) zum Erzeugen einer Zündspannung,
einer zylinderförmigen Zündkerzenanschlusseinrichtung (3), die sich in axialer Richtung der Spuleneinrichtung (2) an diese angrenzend erstreckt, zum Kontaktieren einer Zündkerze und
einem ersten Blechmantel (5), der die Spuleneinrichtung an deren Umfang umgibt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Blechmantel (5) weichmagnetisch ist und sich in axialer Richtung soweit erstreckt, dass er zumindest teilweise die Zündkerzenanschlusseinrichtung (3) umgibt,
ein weichmagnetischer zweiter Blechmantel (6) die Spuleneinrichtung (2) an deren Umfang umgibt und radial unter dem ersten Blechmantel (5) angeordnet ist und
der erste und zweite Blechmantel (5, 6) jeweils in axialer Richtung der Spuleneinrichtung (2) einen Schlitz aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zünden eines Brennstoffgemisches in einer Brennkraftmaschine mit einer zylinderförmigen Spuleneinrichtung zum Erzeugen einer Zündspannung, einer zylinderförmigen Zündkerzenanschlusseinrichtung, die sich in axialer Richtung der Spuleneinrichtung an diese angrenzend erstreckt, zum Kontaktieren einer Zündkerze und einem Blechmantel, der die Spuleneinrichtung an deren Umfang umgibt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Stabzündspule für Kraftfahrzeuge.
Zündspulen in Kraftfahrzeugen sind vielfach als Stabzündspulen ausgestaltet. Sie dienen zur Erzeugung der Zündkerzenhochspannung in nach dem Otto-Prinzip arbeitenden Brennkraftmaschinen. Eine derartige Stabzündspule stellt einen Hochspannungstransformator dar mit einem Magnetkreis, der aus einem von Sekundär- beziehungsweise Primärspule umschlossenen Hauptkern, in dem sich ein Luftspalt befinden kann, sowie aus Rückschlussschenkeln beziehungsweise Jochteilen besteht. Bei Stabzündspulen wird der magnetische Rückschluss durch das aus gebogenem Elektroblech gebildete Gehäuse gewährleistet. Die Primärwicklung einer solchen Stabzündspule wird über eine Steuerelektronik mit einem Primärstrom versorgt. Die Steuerelektronik unterbricht den Primärstrom, wodurch sekundärseitig ein Hochspannungsimpuls zur Beaufschlagung der Zündkerze erzeugt wird.
Eine Stabzündspule der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 199 27 820 C1 bekannt. Die dort beschriebene Stabzündspule besteht aus einem Gehäuse, innerhalb welchem jeweils konzentrisch zur Gehäuselängsachse ein äußerer Spulenkörper mit einer ersten Wicklung, insbesondere der mit der Versorgungsspannung verbundenen Primärwicklung, ein innerer Spulenkörper mit einer zweiten Wicklung, insbesondere der mit dem Zündmittel verbundenen Sekundärwicklung, und zentral dazu ein weichmagnetischer Kern angeordnet sind. Das Gehäuse bildet da bei einen Teil eines magnetischen Rückschlusses für einen den weichmagnetischen Kern enthaltenden magnetischen Kreis. Der Innenraum des Gehäuses ist zum Teil mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse ausgefüllt. Das Gehäuse umgibt die Spulenkörper in deren gesamten axialen Ausdehnung.
Eine ähnliche Stabzündspule für Zündanlagen ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 299 18 100 U1 bekannt. Sie umfasst einen Wicklungssatz, in dem ein langgestreckter vorzugsweise stabförmiger Kern als Teil eines offenen Magnetkreises angeordnet ist. Wenigstens ein längsgeschlitztes, hülsenförmiges Rückschlussblech dient als Rückschlusselement des Magnetkreises, das über eine Teillänge der Stabspule deren Außenhülle bildet. Ein Gehäuse der Stabspule aus einem Kunststoff, das mit einem Zentralabschnitt an das Rückschlussblech innenseitig angrenzt, ist innerhalb des hülsenförmigen Rückschlussblechs vorgesehen.
Die genannten Stabzündspulen weisen den Nachteil auf, dass die Verbindung zwischen dem Spulenabschnitt und einem daran anschließenden Zündkerzenanschlussabschnitt mechanisch wenig stabil und belastbar ist.
Um diesen Nachteil zu beheben, ist in der Offenlegungsschrift DE 101 43 055 eine Fremdzündungsanordnung mit integrierter Zündkerze und Zündspule beschrieben. Dabei ist in einer Metallgehäusehülse sowohl die Zündkerze, die Spule als auch ein Verbinder untergebracht, um einen modularen Aufbau der Anordnung zu schaffen.
Des Weiteren ist in der Patentschrift DE 199 62 368 ein Stabzündtransformator für Brennkraftmaschinen beschrieben, der in einem Gehäuse einen integrierten Niederspannungsanschluss zur Bordnetzversorgung hin und einen integrierten Hochspannungsanschluss zur Zündkerze hin enthält. In dem Gehäuse sind die Primärspule und die Sekundärspule um einen zentralen Kern aus ferromagnetischem Pulververbundwerkstoff angeordnet. Eine magnetische Rückführung ist aus einem hochpermeablen Magnetwerkstoff mit geringen Wirbelstromverlusten gebildet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine ausreichende Stabilität der Stabzündspule insbesondere im Übergangsbereich zwischen dem Spulensystem und dem Zündkerzenanschlussabschnitt zu gewährleisten, wobei gleichzeitig die Qualität des magnetischen Rückschlusses erhalten bleiben oder verbessert werden soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 9.
In vorteilhafter Weise ist damit die Stabzündspule im Bereich des Übergangs zwischen dem Spulensystem und dem Zündkerzenanschlussabschnitt hin reichend knicksicher gestaltet. Durch das Außenblech kann ein Kraftschluß zwischen dem Spulenkopf und der Zündkerzenhalteeinrichtung gewährleistet werden, so dass die Spuleneinrichtung bei Krafteinwirkung auf die Stabzündspule im Wesentlichen kraftfrei bleibt. Hierzu kann der Spulenkopf mit dem Außenblech verklebt oder verrastet werden. Durch den zweiten weichmagnetischen Blechmantel unterhalb des ersten Blechmantels ist eine hinreichend hohe Qualität des magnetischen Rückschlusses gewährleistet. Zur Fixierung und Erhöhung der Stabilität kann das Außenblech mit dem Innenblech verschweißt, verklebt oder verrastet werden.
Vorzugsweise besitzen der erste und zweite Blechmantel jeweils in axialer Richtung bezogen auf die Spuleneinrichtung jeweils einen Schlitz. Der jeweilige Schlitz sollte womöglich durchgehend sein, damit er zur Verhinderung eines kreisförmigen Induktionsstroms im Blechmantel einen Luftspalt bildet. Die Schlitze im ersten und zweiten Blechmantel sind aus Gründen der mechanischen Stabilität gegeneinander, bezogen auf die Zylinderachse der Spuleneinrichtung, versetzt. Vorzugsweise liegt dieser Versatz in einem Winkelbereich von etwa 90 bis 270 Grad und insbesondere bei etwa 180 Grad.
Günstigerweise ist der erste Blechmantel aus einem Material gefertigt, das weichmagnetisch ist. Damit dient der erste Blechmantel nicht nur zur Erhöhung der Stabilität der Zündspulenvorrichtung, sondern auch zur Verbesserung des magnetischen Rückschlusses. Der erste Blechmantel kann beispielsweise aus einem weichmagnetischen Edelstahl bestehen, der neben der Korrosionsfestigkeit auch die notwendige mechanische Stabilität und magnetische Leitfähigkeit mit sich bringt. Er kann aber ebenso aus Elektroblech bestehen.
Der zweite Blechmantel dient vornehmlich dem magnetischen Rückschluss für das Spulensystem. Dementsprechend sollte der zweite Blechmantel hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften optimiert sein. Es bietet sich somit an, den zweiten Blechmantel aus Elektroblech zu gestalten. Unbenommen bleibt aber, den zweiten Blechmantel aus weichmagnetischem Edelstahl herzustellen, so dass der erste und der zweite Blechmantel aus beliebigen Materialkombinationen bestehen können.
Zwischen dem innenliegenden, zweiten Blechmantel und den Wicklungen der Spuleneinrichtung besteht in der Regel ein Hohlraum. Dieser Hohlraum kann je nach Einsatz und Dimensionierung der Zündspulenvorrichtung auf grund der thermischen Ausdehnung der Wicklungen luftgefüllt bleiben. Andererseits kann er aber auch je nach Anforderung mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse gefüllt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die eine Stabzündspule in einer Teilschnittansicht gemäß einer bevorzugten, erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
Die nachfolgend näher beschriebene Ausführungsform stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
Eine Stabzündspule 1 besteht im Wesentlichen aus einem kreiszylinderförmigen Spulensystem beziehungsweise einer Spuleneinrichtung 2 und einem Zündmittel- beziehungsweise Zündkerzenanschlussabschnitt 3. Beide besitzen eine gemeinsame Achse und sind aneinander montiert, wie dies die Seitenansicht der Stabzündspule 1 in der Figur zeigt. An dem dem Zündkerzenanschlussabschnitt 3 gegenüberliegenden Ende der Spuleneinrichtung 2 ist ein Spulenkopf 7 angeordnet.
In dem Teilschnitt im Bereich des Spulensystems 2 sind die Windungen 4 einer Primärwicklung angedeutet. Ein erster Blechmantel 5 umhüllt das Spulensystem 2 und den Zündkerzenanschluss 3. Er erstreckt sich über deren gesamte axiale Ausdehnung und ist einteilig. Damit verleiht er der Stabzündspule insbesondere an der Stelle, an der das Spulensystem 2 und der Zündkerzenanschluss 3 aneinander stoßen, eine erhöhte mechanische Stabilität. Dieses erste beziehungsweise Außenblech 5 ist aus einem Edelstahl gefertigt, der vorzugsweise weichmagnetisch ist, und schützt die gesamte Stabzündspule im Wesentlichen in ihrer gesamten axialen Ausdehnung. Das Außenblech 5 wird in der Regel auf den Kunststoffspulenträger für die Primärwicklung 4 gesteckt und weist in seiner Längsrichtung einen Schlitz beziehungsweise Luftspalt auf (nicht dargestellt). Das Außenblech 5 ist an dem Übergang von dem Spulensystem 2 zu dem Zündkerzenanschluss 3 verjüngt, da Letzterer zur besseren Montierbarkeit einen etwas geringeren Durchmesser aufweist. Darüber hinaus ist das Außenblech 5 an dem axialen Ende, das dem Zündkerzenanschluss 2 zugeordnet ist, gekrimpt.
Zwischen der Primärwicklung 4 und dem Außenblech 5 befindet sich im Bereich des Spulensystems 2 ein zweites beziehungsweise Innenblech 6. Unterhalb des Außenblechs 5 ist es in der Figur gestrichelt dargestellt. Es ist aus Elektroblech gefertigt und gewährleistet den magnetischen Rückschluss des Spulensystems 2. Zwischen der Wicklung 4 und dem Außenblech 5 können weitere Magnetbleche angeordnet sein. Diese verbessern gegebenenfalls den magnetischen Rückschluss weiter. Auch dieses oder diese Innenblech(e) weisen einen Luftspalt auf, der ebenfalls nicht dargestellt ist. Aus Gründen der Stabilität ist dieser Luftspalt gegenüber dem Luftspalt des Außenblechs 5 um etwa 180 Grad versetzt.

Claims

Vorrichtung zum Zünden eines Brennstoffgemisches in einer Brennkraftmaschine mit einer zylinderförmigen Spuleneinrichtung (2) zum Erzeugen einer Zündspannung, einer zylinderförmigen Zündkerzenanschlusseinrichtung (3), die sich in axialer Richtung der Spuleneinrichtung (2) an diese angrenzend erstreckt, zum Kontaktieren einer Zündkerze und einem ersten Blechmantel (5), der die Spuleneinrichtung an deren Umfang umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Blechmantel (5) weichmagnetisch ist und sich in axialer Richtung soweit erstreckt, dass er zumindest teilweise die Zündkerzenanschlusseinrichtung (3) umgibt, ein weichmagnetischer zweiter Blechmantel (6) die Spuleneinrichtung (2) an deren Umfang umgibt und radial unter dem ersten Blechmantel (5) angeordnet ist und der erste und zweite Blechmantel (5, 6) jeweils in axialer Richtung der Spuleneinrichtung (2) einen Schlitz aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schlitz des ersten Blechmantels (5) gegenüber dem Schlitz des zweiten Blechmantels (6) bezogen auf die Zylinderachse der Spuleneinrichtung (2) um 90 bis 270 Grad versetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die einen dritten und/oder weiteren Blechmantel aufweist, der beziehungsweise die konzentrisch zu dem ersten und zweiten Blechmantel angeordnet ist/sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste und/oder zweite Blechmantel (5, 6) aus einem Edelstahl besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste und/oder zweite Blechmantel (5, 6) aus einem Elektroblech besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die als Stabzündspule ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die einen Spulenkopf (7) an dem der Zündkerzenanschlusseinrichtung (3) gegenüberliegenden Seite der Spuleneinrichtung (2) aufweist, welcher kraftschlüssig mit dem ersten Blechmantel (5) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste und der zweite Blechmantel (5, 6) miteinander kraftschlüssig verbunden sind.
Vorrichtung zum Zünden eines Brennstoffgemisches in einer Brennkraftmaschine mit einer zylinderförmigen Spuleneinrichtung (2) zum Erzeugen einer Zündspannung, einer zylinderförmigen Zündkerzenanschlusseinrichtung (3), die sich in axialer Richtung der Spuleneinrichtung (2) an diese angrenzend erstreckt, zum Kontaktieren einer Zündkerze und einem ersten Blechmantel (5), der die Spuleneinrichtung an deren Umfang umgibt und sich in axialer Richtung soweit erstreckt, dass er zumindest teilweise die Zündkerzenanschlusseinrichtung (3) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein weichmagnetischer zweiter Blechmantel (6) die Spuleneinrichtung (2) an deren Umfang umgibt und radial unter dem ersten Blechmantel (5) angeordnet ist und ein dritter und/oder weiterer Blechmantel konzentrisch zwischen dem ersten und zweiten Blechmantel (5, 6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der erste und zweite Blechmantel (5, 6) jeweils in axialer Richtung der Spuleneinrichtung (2) einen Schlitz aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der erste Blechmantel (5, 6) aus einem Edelstahl besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, die als Stabzündspule ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die einen Spulenkopf (7) an dem der Zündkerzenanschlusseinrichtung (3) gegenüberliegenden Seite der Spuleneinrichtung (2) aufweist, welcher kraftschlüssig mit dem ersten Blechmantel (5) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der erste und der zweite Blechmantel (5, 6) miteinander kraftschlüssig verbunden sind.