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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Zündspule
für einen
Verbrennungsmotor mit einer Primärspule,
einer Sekundärspule,
einem innen angeordneten magnetischen Kern und einem außen angeordneten
Rückschlussblech,
wobei die Primärspule
und die Sekundärspule
mit einer isolierenden Vergussmasse vergossen sind.
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Bei Zündspulen für Verbrennungsmotoren werden
in der Sekundärspule
Hochspannungsimpulse zum Zünden
des Kraftstoff-Luft-Gemisches erzeugt, indem die Primärspule mit
Stromimpulsen beaufschlagt wird. Damit es trotz der hohen, in der
Sekundärspule
induzierten Spannungen auch bei kleinen Zündspulen zu keinen Durchschlägen oder Überschlägen kommt,
ist es seit langem bekannt, die Sekundärspule mit einer isolierenden
Vergussmasse zu vergießen.
Als derartige Vergussmasse wird beispielsweise ein aushärtendes
Harz verwendet, wie beispielsweise Epoxidharz. Um die magnetische Kopplung
zwischen Primärspule
und Sekundärspule zu
verbessern, wird im Inneren der beiden Spulen ein magnetischer Kern
und außen
um die beiden Spulen herum ein Rückschlussblech
angeordnet.
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Durch die
EP 1 209 705 A1 ist eine
Zündspule
mit einem rohrförmigen
Gehäuse
zur Aufnahme eines magnetischen Kerns, der Sekundärspule und
der Primärspule
bekannt. Die Sekundärspule
ist auf einem Spulenkörper
aufgewickelt, in dem sich der magnetische Kern befindet. Um den
Spulenkörper
der Sekundärspule
ist der Spulenkörper
der Primärspule mit
aufgewickelter Primärspule
herum angeordnet. Sämtliche
Komponenten innerhalb des Gehäuses sind
mit einer Isoliermasse vergossen. Um das Gehäuse herum ist ein Rückschlussblech
angeordnet. Diese bekannte Zündspule
weist insbesondere den Nachteil auf, dass zahlreiche Komponenten
erforderlich sind und ein großer
Abstand zwischen dem Rückschlussblech
und den beiden Spulen herrscht.
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Weiterhin ist durch die
JP 11 111545 eine Zündspule
für einen
Verbrennungsmotor bekannt, bei der innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses ein magnetischer
Kern, eine innenliegende Sekundärspule
auf einem Sekundärspulenkörper, eine über der
Sekundärspule
angeordnete Primärspule
auf einem Primärspulenkörper und
ein um beide Spulen herum angeordnetes, rohrförmiges Rückschlussblech vergossen sind.
In diesem Fall kann zwar das Rückschlussblech
näher an
den beiden Spulen angeordnet werden, jedoch verbleibt der Nachteil,
dass relativ viele Bauteile erforderlich sind und dadurch der Aufwand
erhöht
ist. Durch die
DE
100 00 604 A1 ist eine ähnliche
Zündspule
bekannt, wobei im Unterschied zu der
JP
11 111545 die Primärspule
innerhalb der Sekundärspule
angeordnet ist.
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Ferner ist durch die
EP 0 964 413 A2 eine Zündspule
bekannt, bei der innerhalb eines Gehäuses ein magnetischer Kern
mit darum herum gewickelter Primärspule
und einem Spulenkörper
für die Sekundärspule angeordnet
sind. Die Sekundärspule ist
mit einer Vergussmasse vergossen. Das Gehäuse wird von einem unteren
Abschlussglied, einem oberen Abschlussglied und dazwischen von einem
elastischen, rohrförmigen
Abschnitt gebildet, um welchen herum das Rückschlussblech angeordnet ist.
Das Gehäuse
für die
beiden Spulen zusammen mit dem magnetischen Kern wird in diesem
Fall von dem elastischen rohrförmigen
Abschnitt zusammen mit dem oberen und dem unteren Abschlussstück gebildet. Bei
dieser Zündspule
ist nur die außen
angeordnete Sekundärwicklung
vergossen, so dass nachteiligerweise die innen angeordnete Primärwicklung
bei Schwingungen oder anderen mechanischen Belastungen einer erhöhten Gefahr
einer Beschädigung ausgesetzt
ist. Weiterhin herrscht ein erhöhter
Abstand zwischen dem außen
angeordneten Rückschlussblech
und den Wicklungen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Zündspule
mit vergossener Primärwicklung
und Sekundärwicklung
zu schaffen, bei der eine kompakte Bauform mit geringem Aufwand
erreicht werden kann.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine
Zündspule
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche definieren
jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird die Form zum Vergießen der
Primärspule
und der Sekundärspule
von dem Rückschlussblech
selbst gebildet. Auf diese Weise wird die Anzahl der benötigten Bauteile
verringert, da ein zusätzliches
Gehäuse
zum Vergießen nicht
mehr benötigt
wird. Zusätzlich
kann durch die verringerte Anzahl an erforderlichen Bauteilen eine kompaktere
Bauweise erreicht werden.
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Die Verwendung des Rückschlussblechs
als Form zum Vergießen
ermöglicht
auch einen geringeren Abstand zwischen dem Rückschlussblech und den beiden
Spulen, so dass eine bessere magnetische Kopplung erreicht wird.
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Dazu kann das Rückschlussblech beispielsweise
einen Becherabschnitt bilden, in dem die Primärspule, die Sekundärspule und
der magnetische Kern angeordnet sind. Die Vergussmasse kann anschließend in
diesen Becherabschnitt eingegossen werden und schließt nach
Aushärtung
die dort angeordneten Komponenten sicher ein, so dass zum einen
ein Durchschlagen bzw. Überschlagen
von elektrischen Entladungen vermieden wird und zum anderen die
beiden Spulen gegen mechanische Beschädigung geschützt sind.
Das Vergießen
der beiden Spulen schützt
diese beispielsweise auch gegen eine mechanische Beschädigung in
Folge einer Korrosion des magnetischen Kerns oder des Rückschlussblechs.
Eine solche Korrosion kann beispielsweise zu einem Aufblühen und
damit zu einer Ausdehnung des magnetischen Kerns oder des Rückschlussblechs
führen,
die auf eine Spule drücken
kann. Weiterhin verhindert das Vergießen der Primärwicklung, dass
sich die einzelnen Windungen aufgrund der magnetischen Kräfte bewegen
können
und somit, dass sich aufgrund der Bewegung an einigen Stellen Material
abreibt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform
weist das Rückschlussblech
zumindest zwei Öffnungen auf,
von denen eine von dem äußeren Spulenkörper verschlossen
wird. Dies ist insbesondere bei einem rohrförmigen Rückschlussblech mit einer oberen
und einer unteren Öffnung
der Fall. Die beim Vergießen unten
angeordnete Öffnung
kann von dem äußeren Spulenkörper verschlossen
werden, so dass die auf den äußeren Spulenkörper aufgewickelte
Spule vergossen werden kann, indem in den Zwischenraum zwischen
diesem Spulenkörper
und dem Rückschlussblech
die Vergussmasse eingefüllt
wird. Zum Verschluss der unteren Öffnung eines rohrförmigen Rückschlussblechs
kann ein Flansch verwendet werden, der entweder von innen oder von
unten gegen die Mündung
des Rückschlussblechs
drückt,
die die untere Öffnung
bildet.
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Kern der vorliegenden Erfindung ist
es, dass das Rückschlussblech
entweder ausschließlich
mit Hilfe eigener Wandabschnitte oder mit eigenen Wandabschnitten
zusammen mit einem weiteren Teil, wie insbesondere dem äußeren Spulenkörper, einen Becherabschnitt
bildet, in dem die Primärspule
zusammen mit der Sekundärspule
und dem magnetischen Kern vergossen werden kann.
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Eine in Vergießstellung oben angeordnete Öffnung im
Rückschlussblech
kann ebenso verschlossen werden, um ein Überlaufen der Vergussmasse über das
Rückschlussblech
zu vermeiden. Dazu kann der äußere Spulenkörper mit
einem oberen Abschnitt verwendet werden oder eine andere Komponente.
Wenn sämtliche Öffnungen
im Rückschlussblech
verschlossen sind, kann beim Vergießen erreicht werden, dass die
Vergussmasse höher ansteigt
und können
auch Komponenten vergossen werden, die oberhalb des Rückschlussblechs
in der Vergießstellung
angeordnet sind. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der äußere Spulenkörper oben
mit einem Kopf verbunden, der die Form eines kleinen Gehäuses besitzt
und insbesondere zur Aufnahme einer elektronischen Schaltungsanordnung zum
Ansteuern der Primärspule
dient. Die Verbindung zwischen dem Kopf und dem äußeren Spulenkörper kann
durch Einstecken und Verriegeln, beispielsweise durch einen Bajonett-Verschluss,
erreicht werden. Vorteilhafterweise sind der Kopf und der äußere Spulenkörper so
ausgestaltet, dass die Vergussmasse in den Kopf hineingegossen werden kann,
wobei die Vergussmasse von dem Kopf auch in den Zwischenraum zwischen
dem Rückschlussblech und
dem äußeren Spulenkörper fließen kann.
Vorteilhafterweise würden
dadurch beim Eingießen
von Vergussmasse in den Kopf zunächst
die beiden Spulen eingegossen werden und würden anschließend die
im Kopf angeordneten Komponenten vergossen werden. Mit einem einzigen
Eingießvorgang
können somit
sämtliche
innerhalb des Rückschlussblechs bzw.
des äußeren Spulenkörpers und
auch innerhalb des Kopfs angeordneten Komponenten vergossen werden.
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Um den Zwischenraum zwischen dem
Rückschlussblech
und dem äußeren Spulenkörper über den
Innenraum des Kopfs erreichen zu können, muss eine Verbindung
zwischen diesem Zwischenraum und dem Innenraum des Kopfs herrschen.
Diese Verbindung kann beispielsweise an der Verbindungsstelle zwischen
dem äußeren Spulenkörper und
dem Kopf ausgebildet sein. Wenn der äußere Spulenkörper in
eine Aufnahme des Kopfs eingesteckt wird, kann beispielsweise die
Aufnahme zumindest an einer Stelle mit einem Abstand zum eingesteckten
Teil des äußeren Spulenkörpers ausgebildet
sein, so dass durch diese Lücke
hindurch die Vergussmasse fließen
kann. Vorteilhafterweise wird auch eine Möglichkeit zum Entweichen von
Luft vorgesehen, falls das Vergießen nicht im Vakuum geschieht.
Falls der äußere Spulenkörper durch
Einstecken in den Kopf mit diesem verbunden wird, kann der äußere Spulenkörper einen
Flansch oder eine Verdickung aufweisen, der bzw. die als Anschlag
beim Einstecken in den Kopf dienen kann. Ein derartiger Anschlag
müsste
entsprechend eine Vertiefung oder Aussparung besitzen, um eine Verbindung
zwischen dem Innenraum des Kopfs und dem Zwischenraum zwischen dem äußeren Spulenkörper und
dem Rückschlussblech
zu bilden.
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Der äußere Spulenkörper kann
vorteilhafterweise auch starr mit einem Zündkerzensteckerabschnitt verbunden
sein. Der Zündkerzensteckerabschnitt
kann dabei von einem Abschnitt des äußeren Spulenkörpers gebildet
werden, indem der Zündkerzensteckerabschnitt
einstückig
mit dem äußeren Spulenkörper ausgebildet
ist. Da der äußere Spulenkörper in
aller Regel ein Isolator ist, müssen
in den Zündkerzensteckerabschnitt
notwendigerweise die elektrischen Verbindungen zur Kontaktierung
der Zündkerze
verlegt werden.
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Wenn auf dem äußeren Spulenkörper ein Kopf
vorgesehen ist, kann dieser auch zum Verschluss einer Öffnung im
Rückschlussblech
dienen. Bei einem rohrförmigen
Rückschlussblech
kann somit beispielsweise die in Vergießstellung unten angeordnete Öffnung von
einem Abschnitt des äußeren Spulenkörpers und
die oben angeordnete Öffnung von
einem Abschnitt des Kopfs verschlossen werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert.
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1 zeigt
eine Seitenansicht eines äußeren Spulenkörpers zur
Verwendung in einer Zündspule
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 zeigt
eine Ansicht von oben des äußeren Spulenkörpers gemäß 1,
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3 zeigt
eine Seitenansicht einer Zündspule
ohne Ansteuerelektronik mit geschnittenem Rückschlussblech gemäß dem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, und
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4 zeigt
die Zündspule
gemäß 3 von oben.
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1 ist
ein Spulenkörper 1 zur
Verwendung in der Zündspule
gemäß dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Spulenkörper 1 dient
als Träger
einer Primärspule,
die um einen Wicklungsabschnitt 3 gewickelt ist. Im zusammengebauten
Zustand ist innerhalb des Spulenkörpers 1 ein innerer
Spulenkörper
als Träger einer
Sekundärwicklung
sowie ein magnetischer Kern angeordnet, der sich im inneren Spulenkörper befindet.
Der Spulenkörper 1 ist
im Wesentlichen rohrförmig
und besitzt an seinem oberen und unteren Ende jeweils eine Mündung bzw. Öffnung.
An den Enden des Wicklungsabschnitts 3 ist ein unterer Flansch 4 bzw.
ein oberer Flansch 8 vorgesehen. Unterhalb des unteren
Flanschs 4 verjüngt
sich der Spulenkörper 1 in
einem konischen Abschnitt 5, der unten in einen Flansch 6 übergeht,
an den sich ein zylindrischer Abschnitt 7 anschließt, der
einen geringeren Durchmesser als der Wicklungsabschnitt 3 aufweist.
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Oberhalb des oberen Flansches 8 schließt sich
ein Einsteckabschnitt 9 an, der von einem kurzen zylindrischen
Rohrstück
gebildet wird, das am oberen Rand an zwei gegenüberliegenden Stellen jeweils
eine Fahne 11 aufweist. Weiterhin weist der Einsteckabschnitt 9 zwei
gegenüberliegende
Ausnehmungen 10 auf, die sich über die gesamte Länge des
Einsteckabschnitts 9 erstrecken.
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In 2 ist
der Spulenköper 1 von
oben dargestellt. Dabei ist zu sehen, dass der obere Flansch 8 ebenfalls
zwei gegenüberliegende
Ausnehmungen 14 aufweist, die bis auf den Durchmesser des
Wicklungsabschnitts 3 hineinreichen.
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In 3 ist
eine Seitenansicht des Spulenkörpers 1 zusammen
mit einem montierten Rückschlussblech 13 in
Schnittansicht und einem aufgesetzten Kopf 2 dargestellt.
Der Kopf 2 besitzt die Form einer kleinen Schale und dient
zur Aufnahme einer nicht dargestellten Schaltungsanordnung zum Ansteuern
der Primärspule.
Der Kopf 2 wird mit dem Spulenkörper 1 verbunden,
indem der Spulenkörper 1 von
unten in eine rohrförmige
Aufnahme 12 des Kopfs 2 gesteckt wird. Der Innendurchmesser
der Aufnahme 12 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser
des Einsteckabschnitts 9. Der obere Flansch 8 dient
als Anschlag beim Einstecken des Spulenkörpers 1 in den Kopf 2.
Die Aufnahme 12 besitzt weiterhin zwei gegenüberliegende
Ausnehmungen 15, die sich über die gesamte Höhe der Aufnahme
erstrecken und somit bis zum Boden des Kopfs 2 reichen.
Die beiden Ausnehmungen 15 sind derart angeordnet, dass
sie sich über
den Ausnehmungen 14 des oberen Flanschs 8 befinden,
wenn der Spulenkörper 1 in
den Kopf 2 eingesteckt und verriegelt ist.
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Die Befestigung des Spulenkörpers 1 in
Kopf 2 geschieht mittels der zwei Fahnen 11, die
mit geeigneten Vertiefungen in der Aufnahme 12 einen Bajonett-Verschluss
bilden. Die beiden Fahnen 11 und die Aufnahme 12 sind
derart eingerichtet, dass die Fahnen 11 durch die Aufnahme
hindurchgesteckt und oben verdreht werden können.
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Um den Spulenkörper 1 herum ist das
Rückschlussblech 13 angeordnet,
welches aus einem magnetischen Material besteht. Vorzugsweise ist
das Rückschlussblech 13 aus
einer Stahllegierung gefertigt. Das Rückschlussblech 13 besitzt
die Form eines Rohrs mit einem oberen und einem unteren Ende und
einem Innendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser
der beiden Flansche 4, 8 an den Enden des Wicklungsabschnitts 3 entspricht. Dabei
ist vorgesehen, dass die beiden Flansche 4, 8 an
den Seiten des Wicklungsabschnitts 3 mit einer Presspassung
innerhalb des Rückschlussblechs 13 angeordnet
werden können,
um die obere und untere Mündung
des Rückschlussblechs 13 abzudichten.
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Auf diese Weise kann erreicht werden,
dass zwischen dem Spulenkörper 1 und
dem Rückschlussblech 13 ein
Zwischenraum 16 entsteht, der ausschließlich mit dem Innenraum des
Kopfs 2 in Verbindung steht. Diese Verbindung wird durch
die Ausnehmungen 14 im oberen Flansch 8 sowie
die Ausnehmungen 15 in der Aufnahme 12 geschaffen.
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Bei der Fertigung der beschriebenen
Zündspule
wird selbstverständlich
vor dem Anbringen des Rückschlussblechs 13 die
Primärspule
auf den Wicklungsabschnitt 3 aufgewickelt und mit einer
oben im Kopf anzuordnenden Ansteuerelektronik verbunden. Weiterhin
wird innerhalb des Spulenkörpers 1 der
innere Spulenkörper
mit Sekundärspule
und magnetischem Kern angeordnet und mit der Zündelektronik verbunden.
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Die Zündspule umfasst weiterhin einen Zündkerzensteckerabschnitt,
der mit dem untersten zylindrischen Abschnitt 7 des Spulenkörpers 1 verbunden
wird und nicht dargestellt ist. Dieser Zündkerzensteckerabschnitt dient
dazu, die gesamte Zündspule
auf eine Zündkerze
aufstecken zu können
und weist die dazu notwendigen mechanischen und elektrischen Verbindungselemente
auf. Weiterhin wird der Innenraum des Spulenkörpers 1 von dem Zündkerzensteckerabschnitt
nach unten verschlossen.
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In 4 ist
der Kopf 2 mit eingesetztem Spulenkörper 1 von oben dargestellt.
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Sobald die Zündspule montiert ist und das Rückschlussblech 13 auf
den Spulenkörper 1 aufgesteckt
ist, werden sämtliche
Komponenten innen vergossen. Dazu wird eine aushärtbare und isolierende Vergussmasse,
beispielsweise Epoxidharz, von oben in den Kopf 2 eingefüllt. Das
Vergießen
geschieht vorzugsweise bei verringertem Druck, um Lufteinschlüsse zu vermeiden
bzw. zumindest zu verringern. Die in den Kopf 2 eingefüllte Vergussmasse fließt dabei
durch die Ausnehmungen 14, 15 in den Zwischenraum 16 und
vergießt
somit die Primärwicklung.
Weiterhin fließt
die Vergussmasse durch die obere Öffnung im Spulenkörper 1 zu
der Sekundärwicklung.
Wenn der Zwischenraum 16 und der Innenraum des Spulenkörpers 1 gefüllt sind,
steigt die Vergussmasse im Kopf 2 an und vergießt die dort
angeordnete Zündelektronik.
Auf diese Weise kann mit einem einzigen Einfüllvorgang die Primärspule,
die Sekundärspule
und die Ansteuerelektronik vergossen werden, wobei keine zusätzlichen
Komponenten erforderlich sind und ein geringer Abstand zwischen dem
Rückflussblech 13 und
der Primärspule
erreicht werden kann.
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- 1
- Spulenkörper
- 2
- Kopf
- 3
- Primärspulenabschnitt
- 4,
6, 8
- Flansch
- 5
- konischer
Abschnitt
- 7
- Verbindung
zu einem Zündkerzensteckerabschnitt
- 9
- Einsteckabschnitt
- 10,
14, 15
- Ausnehmung
- 11
- Bajonett-Verschluss
- 12
- Aufnahme
- 13
- Rückschlussblech