DE10259545B3

DE10259545B3 - Vorrichtung zur Übertragung einer Hochspannung

Info

Publication number: DE10259545B3
Application number: DE2002159545
Authority: DE
Inventors: Martin Pilz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2022-12-20

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Übertragung einer Hochspannung beschrieben, umfassend mindestens ein leitendes Verbindungselement (7), das zu einem korrespondierenden Anschlußstück (4) eines Verbrauchers (3) führt und das von einem Hochspannungsdom (8) umgeben ist, der eine stirnseitige Öffnung (9) hat und an dessen Umfang eine Tülle (10) aus elektrisch isolierendem Material befestigt ist. Die Verbindung zwischen der Tülle (10) und dem Hochspannungsdom (8) ist mittels einer gewinde- bzw. spiralartigen Sicherungseinrichtung gesichert (Figur 1).

Description

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Übertragung einer Hochspannung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der Praxis bekannt und beispielsweise bei einer Stabzündspule ( DE 101 38 975 A1 ; DE 196 15 375 A1 ) ausgebildet, die zur Hochspannungsversorgung einer Zündkerze einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine dient. Eine solche Stabzündspule, die über einen Niederspannungsanschluß mit einer Niederspannungsquelle des Kraftfahrzeuges verbunden ist, hat meist ein federartig ausgebildetes Verbindungselement, das mit der Zündkerze verbindbar ist und über das im Betrieb eine Hochspannung übertragbar ist. Das Verbindungselement ist meist in radialer Richtung der Stabzündspule von einem Hochspannungsdom umgeben, der stirnseitig eine Öffnung zur Aufnahme eines Anschlußstückbolzens der Zündkerze aufweist, der in Einbaulage mit dem Verbindungselement kontaktiert ist.

Am Umfang des in der Regel kegelstumpfförmig ausgebildeten Hochspannungsdoms ist eine elastische Tülle aus Isolatormaterial aufgeschoben, welche den Kopf der Zündkerze übergreift und als Dichtelement sowie zur Befestigung der Zündspule auf der Zündkerze dient. Die Tülle stellt mithin den mechanischen Kontakt zwischen der Zündspule und der Zündkerze her. Ferner isoliert die elastische Tülle den hochspannungsführenden Bereich der Zündspule und den Anschlußbolzen der Zündkerze gegenüber dem angrenzenden Motorblock.

In der Praxis besteht das Problem, daß beim Aufschieben der Tülle auf den Hochspannungsdom der Zündspule ein Luftpolster entsteht, das beim Abziehen der Zündspule von der Zündkerze derart wirkt, daß sich die Tülle von dem Hochspannungsdom lösen kann.

Zur Lösung dieses Problems ist es denkbar, den Hochspannungsdom an der Umfangsfläche mit einer Ringnut zu versehen, in welche eine korrespondierende Rippe der Gummitülle eingreift.

Eine derartige Ringnut ist aber aus Entformungsgründen nur mit einem zweiteiligen Formwerkzeug herstellbar, so daß bei der Entformung des Hochspannungsdoms eine sogenannte Entformnaht zurückbleibt. Entlang dieser Naht bzw. diesem Grat, d. h. in einem schmalen Luftkanal entlang der Naht, kann nun die an dem Verbindungselement anliegende Hochspan nung entlang wandern und gegebenenfalls Kurzschlüsse auslösen.

Alternativ wurde vorgeschlagen, die Tülle mit dem Hochspannungsdom zu verkleben. Dies ist jedoch prozeßtechnisch aufwendig. Auch führt das Kleben dazu, daß die Tülle nicht demontierbar ist.

Vorteile der Erfindung

Die Vorrichtung nach der Erfindung zur Übertragung einer Hochspannung mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei welcher Vorrichtung die Verbindung zwischen der Tülle und dem Hochspannungsdom mittels einer gewindeartigen Sicherungseinrichtung gewährleistet ist, bietet den Vorteil, daß sich einerseits die Tülle beim Lösen der Vorrichtung von ihrem Gegenstück bzw. dem Verbraucher nicht von dem Hochspannungsdom lösen kann und andererseits der Hochspannungsdom mit einem einteiligen Formwerkzeug herstellbar ist, da der Hochspannungsdom durch Drehen aus dem Formwerkzeug entformt werden kann.

Grundsätzlich ist die erfindungsgemäß gestaltete Vorrichtung zum Einsatz bei beliebigen Verbrauchern geeignet. So kann der Verbraucher beispielsweise eine Zündkerze einer Brennkraftmaschine oder auch ein einfacher elektrischer Leiter mit einem passenden Anschlußstück sein.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist jedoch insbesondere zum Einsatz bei einer Stabzündspule geeignet, welche in Einbaulage in einen Zündkerzenschacht eines Motorblocks eines Kraftfahrzeuges eintaucht und zur Hochspannungsversorgung einer Zündkerze dient, die den Verbraucher darstellt. Die mechanische Verbindung zwischen der Stabzündspule und der Zündkerze ist hierbei mittels der Tülle gewährleistet, die von dem Zündkerzenkopf durchgriffen ist, wobei beispielsweise ein das Anschlußstück darstellender Bolzen der Zündkerze die stirnseitige Öffnung des Hochspannungsdoms durchgreift und mit dem in diesem angeordneten Verbindungselement kontaktiert ist.

Beim Abziehen der Zündspule von der Zündkerze ist nun durch die gewindeartige bzw. spiralförmige Sicherungseinrichtung das Risiko minimiert, daß sich die einen Schutzmantel darstellende Tülle von dem Hochspannungsdom löst und in dem Zündkerzenschacht des Motorblocks verbleibt.

Der Hochspannungsdom der Vorrichtung nach der Erfindung stellt ein Gehäuse bzw. ein Gehäuseteil dar, welches ein Hochspannung führendes Bauteil umgibt. So kann der Hochspannungsdom bei einer Stabzündspule der Endbereich des Spulengehäuses sein, der ein Kontaktelement umgibt oder aus dem ein Kontaktelement zum Anschluß der Zündkerze herausragt, wobei der Endbereich einstückig mit dem restlichen Gehäuse oder als separates Bauteil hergestellt sein kann.

Das elektrisch leitende Verbindungselement der Vorrichtung nach der Erfindung kann bei einer Stabzündspule das Kontaktelement, das mit der Zündkerze in Verbindung steht, oder auch ein zwischengeschaltetes elektrisches, Hochspan nung führendes Bauteil, wie eine Diode oder ein Widerstand, sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist die gewindeartige Sicherungseinrichtung derart ausgebildet, daß an der Umfangsfläche des Hochspannungsdoms eine gewindeartige Rippe ausgebildet ist, die in eine gewindeartige Nut an der korrespondierenden Innenseite der Tülle eingreift. Die Rippe und die Nut weisen die gleiche Steigung auf. Denkbar ist es natürlich auch, daß die Rippe an der Innenseite der Tülle und die Nut an dem Hochspannungsdom ausgebildet ist.

Um die Tülle auf einfache Weise auf den Hochspannungsdom aufbringen zu können, weist der Hochspannungsdom zweckmäßigerweise eine kegelstumpfförmige Form mit einer entsprechenden Umfangsfläche auf, an der die Tülle formschlüssig angreift.

Die Tülle ist bevorzugt aus einem gummielastischen Isolatormaterial, beispielsweise aus Silikonkautschuk, gefertigt. Denkbar ist es aber auch, daß die Tülle aus einem harten Kunststoff mit isolierenden Eigenschaften besteht und auf den dann gegebenenfalls zylindrischen Hochspannungsdom aufgeschraubt ist.

Insbesondere bei Ausführung der Tülle aus einem gummielastischen Material kann die gewindeartige Nut mit einer Hinterschneidung versehen sein, in welche ein korrespondierender Vorsprung der Rippe eingreift. Dadurch ist die Abzieh sicherheit der Tülle von dem Hochspannungsdom weiter erhöht.

Die gewindeartige Sicherungseinrichtung kann so ausgeführt sein, daß an dem Hochspannungsdom eine Rippe mit drei Gewindegängen und an der Tülle eine Nut mit beispielsweise fünf bis sieben Gewindegängen gleicher Steigung ausgebildet ist.

Durch das Eingreifen der Rippe in die Nut erhöhen sich die zum Abziehen der Tülle von dem Hochspannungsdom aufzubringenden Kräfte um die quer zur Zugrichtung gerichteten Dehnungskräfte. Gleichzeitig vergrößert sich die haftende Oberfläche zwischen den beiden Bauteilen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
1 eine Explosionsdarstellung einer Zündspule in Verbindung mit einer Zündkerze bei einem Motorblock eines Kraftfahrzeuges;
2 einen Längsschnitt durch einen Hochspannungsdom der Zündspule nach 1;
3 eine ausschnittsweise Darstellung einer Gummitülle zur Verbindung der Zündspule und der Zündkerze im Längsschnitt;
4 einen Schnitt durch einen Verbindungsbereich zwischen dem Hochspannungsdom und der Gummitülle;
5 einen Ausschnitt des Verbindungsbereichs zwischen dem Hochspannungsdom und der Gummitülle mit beim Abziehen der Zündspule von der Zündkerze wirkenden Kräften; und
6 ein Formwerkzeug zur Herstellung des Hochspannungsdoms nach 2 in einer perspektivischen Schnittdarstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist ein Motorblock 1 einer Otto-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges angedeutet, umfassend unter anderem einen Schacht 2 für eine herkömmliche Zündkerze 3, die in den Motorblock 1 eingeschraubt ist. Die Zündkerze 3 ist in üblicher Weise zur Hochspannungsversorgung mit einem sogenannten Anschlußbolzen 4 versehen, der parallel zur Längsachse des Zündkerzenschachtes 2 ausgerichtet ist.
Zur Versorgung der Zündkerze 3 mit Hochspannung ist eine Stabzündspule 5 vorgesehen, die in üblicher Weise einen Niederspannungsanschluß 6 aufweist, der mit einer Primärwicklung eines Spulenkörpers der Stabzündspule 5 verbunden ist. Die Primärwicklung wirkt mit einer ebenfalls an dem Spulenkörper angeordneten Sekundärwicklung zusammen, welche ein hier federartig ausgebildetes Verbindungselement 7 mit Hochspannung beaufschlagt. Das Verbindungselement 7 dient zur elektrischen Kontaktierung der Stabzündspule 5 und des Anschlußbolzens 4 der Zündkerze 3.
Das federartig ausgebildete Verbindungselement 7 ist in radialer Richtung der Zündspule 5 von einem aus einem Hartkunststoff bestehenden Hochspannungsdom 8 umgeben, der stirnseitig eine Öffnung 9 zum Durchtritt des Anschlußbolzens 4 der Zündkerze 3 aufweist und der in 2 detaillierter dargestellt ist.
Zwischen der Stabzündspule 5 bzw. dem Hochspannungsdom 8 und der Zündkerze 3 ist eine Tülle 10 angeordnet, die eine im wesentlichen zylindrische Umfangsfläche aufweist und in 3 näher dargestellt ist. Die Tülle 10 besteht bei der gezeigten Ausführung aus einem gummielastischen Material, wie Silikonkautschuk, und dient zur Befestigung der Stabzündspule 5 an der Zündkerze 3 sowie zur Isolierung der hochspannungsführenden Bereiche der Stabzündspule 5 und des Anschlußbolzens 4 der Zündkerze 3 gegenüber dem Motorblock 1. Die Gummitülle 10 stellt also in Einbaulage die mechanische Verbindung zwischen der Stabzündspule 5 und der Zündkerze 3 her.
Der in 2 detailliert dargestellte Hochspannungsdom 8 hat einen im wesentlichen zylindrischen Innenraum 11, in dem das Verbindungselement 7 angeordnet ist, und eine hier kegelstumpfförmige Umfangsfläche 12, an der eine spiralförmige bzw. gewindeartige Rippe 13 mit etwa drei Gewindegängen ausgebildet ist und deren Durchmesser sich in der der Öffnung 9 abgewandten Richtung vergrößert.
Die in 3 näher gezeigte Tülle 10 ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet und weist einen ersten Innenraumabschnitt 14 auf, der kegelstumpfförmig ausgebildet ist und sich in Richtung der Zündkerze 3 verjüngt. Der erste Innenraumabschnitt 14 hat einen Kegelwinkel, der im wesentlichen dem Kegelwinkel der Umfangsfläche 12 des Hochspannungsdoms 8 der Stabzündspule 5 entspricht.
Des weiteren ist an der Wandung des ersten Innenraumabschnitts 14 eine gewindeartige bzw. spiralförmige Nut 15 ausgebildet, die etwa fünf Gewindegänge aufweist, welche die gleich Steigung haben wie die Rippe 13 des Hochspannungsdoms 8. Der erste Innenraumabschnitt 14 der Tülle 10 mündet in einen zweiten Innenraumabschnitt 16, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und in Einbaulage Bereiche der Zündkerze 3 aufnimmt.
Wie 4 zu entnehmen ist, wird bei der Montage die gummielastische Tülle 15 derart auf den Hochspannungsdom 8 geschoben, daß die Rippe 13 des Hochspannungsdoms 8 in der Rille bzw. Nut 15 einrastet.
In 5 sind die Kräfte dargestellt, die beim Abziehen der Zündspule 5 von der Zündkerze 3 auf die Tülle 10 wirken. Einerseits wirkt die Abziehkraft F Z und andererseits wirken sogenannte Dehnungskräfte F D, die quer zur Abziehkraft F Z gerichtet sind und bewirken, daß die Verbindung zwischen der Tülle 10 und dem Hochspannungsdom 8 bestehen bleibt.
In 6 ist ein Formwerkzeug 20 dargestellt, das zur Herstellung des Hochspannungsdoms 8 dient und ein im wesentlichen kegelstumpfförmiges Formnest 21 aufweist, an deren Wandung eine korrespondierend zu der Rippe 13 des Hochspannungsdoms 8 ausgebildete, gewindeartige Nut 22 ausgebildet ist. Am Boden des Formnestes 21 ist ein sich in axialer Richtung des Formnestes 21 erstreckender, zylindrischer Zapfen 23 angeordnet, der zur Ausbildung des zylindrischen Innenraums 11 des Hochspannungsdoms 8 dient und mithin korrespondierend zu diesem ausgebildet ist.

Claims

Vorrichtung zur Übertragung einer Hochspannung, umfassend mindestens ein leitendes Verbindungselement (7), das zu einem korrespondierenden Anschlußstück (4) eines Verbrauchers (3) führt und das von einem Hochspannungsdom (8) umgeben ist, der eine stirnseitige Öffnung (9) hat und an dessen Umfang eine Tülle (10) aus elektrisch isolierendem Material befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Tülle (10) und dem Hochspannungsdom (8) mittels einer gewindeartigen Sicherungseinrichtung (13, 15) gesichert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewindeartige Sicherungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie eine gewindeartig verlaufende Nut (15) an einer Innenwandung der Tülle (10) und eine gewindeartige Rippe (13) am Umfang des Hochspannungsdom (8) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsdom (8) eine kegelstumpfförmige Form mit einer entsprechenden Umfangsfläche aufweist, an der die Tülle (10) formschlüssig angreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tülle (10) aus einem gummielastischen Material, vorzugsweise aus Silikonkautschuk, gefertigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (15) eine Hinterschneidung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsdom als Hochspannungsdom (8) einer Zündspule ausgebildet ist und das Anschlußstück (4) ein Anschlußbolzen einer Zündkerze (3) ist.