DE2512714C2

DE2512714C2 - Zündspule für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2512714C2
Application number: DE19752512714
Authority: DE
Inventors: Ainslie Old Trafford Manchester Walthew
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-03-22
Filing date: 1975-03-22
Publication date: 1984-05-24
Also published as: DE2512714A1

Description

Die Erfindung bezieht sich ;-.tif eine Zündspule entsprechend dem Oberbegriff c'-cs Anspruches I.

Bei einer bekannten Zündspule Jcr vorgenannten Art ist die Kern- und Wicklungsanordnung in einem Gehäuse untergebracht, das mit seinem Boden und mit seinem Deckel durch Bördelverbindungen formschlüssig verbunden ist. Das Gehäuse kann zur Entnahme der Kern- und Wicklungsanordnung nur geöffnet werden, wenn ein Teil davon mindestens beschädigt, wenn nicht gar zerstört wird(GB-PS4 16 817).

Eine andere bekannte Zündspule hat ein topfförmiges Gehäuse und einen Deckel. Zwischen dem Gehäuse und dem Deckel ist eine Dichtung angeordnet. Zur Verbindung von Deckel und Gehäuse dient eine vom Boden des Gehäuses bis zum Deckel hindurchgehende Schraube, welche den Anker mitiig durchsetzt (L)S-PS 12 99 585).

Es ist auch eine Spulenanordnung bekannt, bei der /wischen einem Spulenkörper und einem diesen umschließenden und darin eingreifenden Schalcnkerulcil in axialer Richtung wirkende Federringe aus Kunststoff vorgesehen sind, damit sich der aus Kunststoff bestehende Spulenkörper in einem diesen eng umgebenden Schalenkernleil bei Tcniperaiuiändeningcn zur Vermeidung von Spannungen ausdehnen kann (DII-CjM 19 Jl 452).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündspule zu schaffen, bei der die Kernuiul Wicklungsanordnung in einfacher Weise aus dem Gehäuse ausbaubar ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kcnn/cichiumgslcil des Anspruches I eifindungsgemäß gelöst. Nach dem Lösen des Deckels kann die Kern- und Wicklungsanordnung. /.. Ii. zur Warlung. Wiederverwendung oder dgl., in einfacher Weise ims dem Gehäuse entnommen weiden. Die Kern- und Wicklungsanordnung bildet wegen der formschli'issigen Verhiiuhmi! /wischen den Liulsclicibeii und den Halb schalen eine kompakte Einheit. Das Gehäuse wird durch den Dichtring dicht nach außen abgeschlossen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend eine Bauform davon als Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 a. Ib und c Querschnitte durch drei unterschiedliche Formen von Kernen für Spulen vrn Zündspulen für Brennkraftmaschinen.

ίο F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Spule mit einem Kern nach Fig. la.

F i g. 3 einen vergrößerten Querschnitt von Kern und Wicklungen der Spule nach F i g. 2,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines anderen is Spulenkörper für eine Wicklung, die Bestandteil der Spule und der Wicklungen nach F i g. 1 ist.

F i g. 5 eine Endscheibe zur Benutzung mit dem Spulenkörper nach F i g. 4 und

Fig.6 zwei einen magnetischen Kreis bildende Gehäuseschalen zur Benutzung mit den Endscheiben und dem Spulenkörper nach F i g. 5 bzw.4.

Die Spule hat ein durch Druckgießen aus Kunststoff hergestelltes kapseiförmiges Gehäuse 1, in dem sich eine Kern- und Wicklungsanordnung befindet, die im allgemeinen mit 2 bezeichnet wird. Diese Anordnung 2 hat einen mittigen Ken, der einen massiven, zylindrischen und mittig angeordneten Ferritteil 3 aufweist, welcher von einer Anzahl von Weicheisenstäben 4 umgeben ist. die eine Dicke von etwa I mm haben. Die Eisenstäbe 4 ίο sind durch ein luhtrocknendes Epoxidharz miteinander verbunden. Die axiale Länge der Stäbe und des Fcrrittciles beträgt jeweils 109 mm. Der Durchmesser des l'erritieiles beträgt IO mm. der Durchmesser jedes Wcicheisensiabes beträgt etwa 1 mm. Der Außendureli-Ii messer des von den Eistenstäben gebildeten Kernes beträgt Ib mm.

Hin Spulenkörper 5 aus Kunststoff paßt über den Kern 3, 4 und bildet eine Stütze f*:r die Wicklungen. Es ist von Bedeutung, daß die axiale Länge der Wicklungen etwas kleiner ist als die des Kerne*. Es sind eine Primärwicklung 6 und eine Sekundärwicklung 7 vorhanden. Die Primärwicklung 6 ist über die Sekundärwicklung 7 gewickelt, wobei dazwischen eine geeignete Isolation vorgesehen ist. Die Wicklung 6 ist aus Kupferlcitcrn mit flachem Querschnitt oder paarweiser Anordnung gebildet. Zwischen einander benachbarten Lagen der Wicklung befinden sich Lagen von geripptem Polytetrafluoräthylcn-Band. Die- Rippen 8 verlaufen achsparallel /um Kern und bilden Kanäle, durch welche Kühlmittel und ^r)0 Isolieröl aufgrund der Kapillarwirkung fließen können. Die Startlage der Primärwicklung f> bildet eine Schlaufe und ist mil der letzten Windung der Sekundärwicklung 7 verbunden, deren Ende mit einer Hülse versehen isi und an einem linde der Wicklungen durch die endseitige Vi positive Verbindung nach außen geführt ist. Die erste Windung der Sekundärspiile führt unmittelbar zur llochspannungsverbindung. Die Sekundärwicklung 7 besteht aus einem emaillierten oder kunststoffbeschichteten Draht, wobei zwischen jeder Lage der aufgewundenen Leiter zwei Schichten eines mit Lack imprägnierten und Glasfasern aufweisenden Kraflpapiers vorgesehen sind. Der rohrlörmige Spulenkörper 5. auf den dieser Teil aufgewickelt ist. weist Kanäle für den Kreislauf von Öl zum Isolieren und Kühlen auf. Fr isi spritzgegossen und/oder extrudicn und besteht aus einem hoch dielektrischen und mechanisch slarken Kunststoff. /.. IV einem Polycarbonat oder einem Acetalli.nv. Der An fang der Wicklung 7 isi in ein gefaltetes l-.ndc eines

flachen Längsstückes aus einem verzinnten Kupferband gelötet. Das Band wird dann durch einen schmalen Schlitz eingebracht, der am Boden einer der Nuten in dom Spulenkörper 5 vorgesehen isi. Der gelöieie I eil wird innerhalb der Nutenwand flachgelegt und dann mit Epoxidharz befestigt und versiegelt. Das rückwärtige Ende des Bandes wird dann längs der Innenwand des Spulenkörpers 5 flach gelegt und an dem gegenüberliegenden Ende zu den Niederspannungsverbindungen herausgeführt. Wenn die Sekundär- und Primärwicklungen vollständig sind, so wird die letzte Windung der Primärwicklung mit einer Hülse versehen, zu einer Schleife geformt und befestigt. Das Ende wird dann durch die endseitige negative Verbindung nach außen gebracht.

Der zusammengebaute Kern wird in den hohlen Spulenkörper an dem Ende eingesetzt, das dem Ende gegenüberliegt, aus dem das Band des elektrischen Hochspannungsleiters vorsteht. Der Kern wird sorgfältig in seine Lage gebracht. Ein wenig pulsierendes elektrisches Potential wird dann an die Präiärwickliing 6 angelegt, und unter Verwendung eines geeigneten elektrischen Instrumentes wird der Kern innerhalb der Wicklungen für maximale Leistung und geringen Magnetisieriiiigsslroin eingestellt. Nach Beendigung dieses Arbeitsvorganges wird das Ende des Bandleiters an die elektrische Hochspannungsverbindung angelötet, die zur Grundverbindung negativ ist. Diese Hochspannungsverbindung weist eine F'edcr 9 aus Phosphorbronze auf, welche mit einem einstückigen, plattenförmigen, aus Messing gegossenem Einsatz 10 in Berührung steht. Die Feder 9 ist innerhalb des Spulenkörpers an dem Kern zentriert und daran befestigt, wobei Epoxidharz für das Befestigen und das Siegeln benutzt wird. Der Einsatz 10 hat einen kegelförmigen Zapfen 11 zum Sichern der Lage der Feder 9 und ist in einer Ausnehmung im Gehäuse 1 angeordnet. Ein ein M13-Gewinde aufweisendes Verbindungsstück 12 zum Verbinden eines Hochspannungskabels ist zu diesem Zweck in die Ausnehmung ci^r geschraubt.

Bei einer vorteilhaften anderen Bauform ist die Feder 9 aus Phosphorbronze durch eine Beryllium Kupfer-Feder ersetzt und der F.insai/. 10 durch eine mil Messing überzogene öl- und vakuumdichte Schraube, die mil einer Nylon-Dichtung abgedichtet ist.

(line mil Polytetrafluorethylen beschichtete weitere Phosphorbronzefeder 13 ist /wischen dem Spulenkörper 5 und einer in der Innenwand des Gehäuses geeignet ausgebildeten Ausnehmung angeordnet. Die Feder 13 kann auch durch wellenförmige Unterlagssclieibcn aus Berylliumkupfer ersetzt werden, die jeweils an den einander gegenüberliegenden Enden des Spulenkörpers angeordnet sind.

An dem anderen Ende des Gehäuses befinden sich die Leiter 14 und 15, die zur Primärwicklung positiv oder negativ sind und die in entsprechende Ausnehmungen in am Ende des Gehäuses 1 angeordnete Vcrbindungsstükke 16 eingeführt sind. Die Innenseiten dieser Enden des Spulenkörpers, welche an den Wicklungen anliegen, sind vorzugsweise mit Nuten versehen, damit Kühlöl zum Kern hindurchfließen kann. Dieses Ende des Gehäuses weist eine Platte 17 auf, welche in das offene Ende des Gehäuses eingeschraubt isi. Eine O-Ringdiehttiiig 18 aus Chloropren-PoKmerisat ist /wischen der Platte 17 und dem übrigen Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse wird mit Transformatorenöl /um /wecke der Isolation und der Kühlung gefüllt. Vordem Füllen wird das Ganze angewärmt. Nach dem Füllen wird die Spule

ίο

ι-)

.'ο

einem Arbeitsvorgang unterworfen, dann vollständig evakuiert und über den Einsät/ IO wieder gefüllt. Der Einsaiz 10 wird daraufhin versiegelt.

Bei einer anderen Bauform wird der Spulenkörper 5 durch den in F i g. 4 dargestellten Spulenkörper ersei/i. Dieser Spulenkörper ist einfach ein Stück eines gewellten Kunststoffrohr. Die Täler der Wellen bilden Kanäle für den Durchtritt von Isolier- und Kühlöl unter Kapillarwirkung. Endscheiben (Fig. 5) sind jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten des Spulenkörpers 5 angeordnet. Jede-Endscheibe weist zwei aus einem Sonderstahl für Transformatoren und/oder aus Weicheisen bestehende, 0,5 mm dicke Teile 22 und 23 auf, die einen mit geringem Abstand geschlitzte magnetische Scheibe bilden, welche in einen Kunststoff. z.B. PoIykarbonat eingebettet ist. Jeder Teil 22,23 ist im wesentlichen halbkreisförmig mit einem äußeren Durchmesser von 48 mm. einer Dicke von 3 mm und einer im wesentlichen halbkreisförmigen Ausnehmung ausgebildet, die einen Durchmesser von 18 mm hat. -".ei Vorsprünge 24 von etwa J üüij · 2 πιπί erstrecken sich von jedem Teil und aus dem aus Kunststoff bestehenden l-'inbeiitingssioff heraus. Diese zwei Säl/e von drei Vorspningen berühren jeweils ein linde jeder von zwei I litlbschalcn 25, 26, die aus Sonderstahl für Transformatoren oder Eisen bestehen. 93 mm lang und 0.5 mm dick sind und sich zwischen den beiden Endscheiben erstrecken. Jede Halbschale 25, 26 hat einen Schlitz 27. der 2.5 mm breil bei I mm Dicke ist, um sich den Vorsprüngen 24 an den beiden Endscheiben an den einander gegenüberliegenden Enden anzupassen. Die mit den Halbschalen verbundenen F.ndschcibcn konzentrieren einen Teil des magnetischen Flusses innerhalb der Induktionsspulenanordnung, wodurch der wirksame Luftspalt um etwa das Zweifache der Dicke der kombinierten Primär- und Sekundärwicklung verringeri wird.

Der vorstehend beschriebene Kern ist das Zentrum eines der drei in Fig. I dargestellten Kerne mit .einem Ferritzentrum (gestrichelt dargestellt) und mit Weicheiscnsliiben (nicht gestrichelt), die die Ferritmiiie umgeben. Zwei andere Bauformen dos Kernes sind ebenfalls dargestellt. Die auf der linken Seile hai ein dickwandiges Ferritrohr, das mit Wcichciscn.siangen gefüllt ist. und die andere auf der rechten Seile is' eine massive I'enitstangc. Hei einer nicht dargestellten anderen Hauform erstreckt sich eine massive Ferritslange durch ein Ferritrohr anderer Eigenschaften und Struktur. Bei allen Bauformen des Kernes ist jedoch ein Nioderfrcqucnz.teil und ein Hochfrequenzteil vorhanden. Es gibt keine Begrenzungen für die für die inneren und äußeren Teile des Kernes gewählten Werkstoffe, solange einer der Teile einen hohen Wirkungsgrad bei einer sehr niederen Frequenz und der andere Teil bei einer hohen Frequenz, hai bzw. solange bei einem der Teile die bei hohen Frequenzen und beim anderen Teil die bei niederen Frequenzen stark in Erscheinung tretenden Verluste verhältnismäßig klein sind.

Die vorstehend beschriebene Kernanordnung ermöglicht eine höhere Ausgangsspannung und eine größcrc Geschwindigkeit des zu enlwickolnden und über einen weilen Frequenzbereich aufrecht /u erhaltenden Plasmas als mit vergleichbaren üblichen Zündspulen. Dies ist von besonderer Bedeutung bei der Anwendung an Brennkraftmaschinen, da eine unwirksame Zündung, die aus einer geringen Ausgangsspauniing der Spule resuliieri, /ii einem mangelli.iftcii Stillten, zur unvollständigen Verbrennung, /u einer geringen Allgoineinlei stung und /u heiriichilichi'i· I Iiiiwnlivi-TO^.»..!,,,.,..

führt. Die \nordnung der Niedcrspanrinngsverbinder an dem dem Hochspannungsverbinder gcgcnüberliegcnden Ende der Spule vermindert beträchtlich die Möglichkeit des Auftretens von Kurzschlüssen oder Kriechströmen.

Bei der Anwendung bei Brennkraftmaschinen ist die Spule in dem Maschinengehüuse mittels eines Halters aus gegossenem Kunststoff befestigt. Dieser hat einen omegaförmigen Querschnitt, dessen runder Teil um die Spule paßt und dessen beide FülJe längliche Ausneh- ι mungen haben, durch welche Befestigungsschrauben gesteckt werden können. Ein Vorsprung und eine da/u passende Ausnehmung sind auf einander entgegengesetzten Innenflachen des Halters an dessen Halsteil vor gesehen, die ineinander passen und sich gegenseitig fest- ι legen, wenn sie zusammengedrückt werden.

Der Halter bestehi vorzugsweise aus Polymethyl«™· oyvd.

Es ist klar. daLt die vorstehenden Baiilormeii nur als Ausführungsbeispiele beschrieben sind und da B verschiedene Änderungen möglich sind, ohne sich aus dem Rahmen der Erfindung zu entfernen, /um Reispicl kann ein gedruckter Schallkreis für die Sekundärwicklung verwendet werden. Die Kernanordnung aus Ferrit- und Eisen-Stab kann von den Gezeigten unterschieden sein. Zwei unter Hochfrequenz einen hohen Wirkungsgrad aufweisende Ferritstangen mit ¹Z₄ runder Gestalt können mit ihren flachen Seiten aneinander anliegen und die unter Niederfrequenz einen hohen Wirkungsgrad aufweisenden F.isenstangen, die seillich der Ferrilslangen angeordnet sind, bilden einen Kern von kreisförmigem Querschnill. Ein komplexerer Kern kann vier Teile aufweisen. Ein mittiger I erritstab für sehr niedere Frequenzen ist durch eine Anzahl von bei Niederfrequenz einen hohen Wirkungsgrad aufweisenden Eisenstäben umgeben. Diese Stäbe sind ihrerseits von einem bei Hochfrequenz einen hohen Wirkungsgrad aufweisenden Ferritslab umgeben. Ein zusätzlicher l'erritstab. der bei i'incr sein hohen Frequenz einen hohen Wir kimgsgiad aufweist, vervollständigt den Kern.

/um IVispiel kann der zweiteilige Kern einen massiven zylindrischen minieren inneren Kernteil aus einem Hochfrequenzfernigefiige und/oder einem euteklischen Formteil und einen hohlen rohrförmigen äußeren Kerntei! aufweisen, «elcher über den inneren Kernteil mit .Schiebesitz patft. daran befesligl ist und aus für sehr niedere Frequenzen vorteilhaftem Weicheisen (Ferrilmatrix) und/oder aus mit Bindemittel versehenem Sintereisen für Spulen und Drosselspulen besteht. Andererseits können die beiden Kernlcilc einen massiven zylindrischen Innenteil aufweisen, der Teil eines weichen für -»ehr niedere Frequenzen vorteilhaften b'isens (Eisengeschlossene Matrix) und/oder aus mit Bindemittel versehenem Sintereisen für Spulen und Drosselspulen und einem hnh.ien rohrförmigen äußeren, wie vorstehend beschriebenen, befestigten Kernieii. aus einer Ferrithochfrequenzmatri\ und/oder einem eutektoiden Ferrit besteht.

llur/ii iiihüi Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zündspule für eine Brennkraftmaschine mit einem Kern (3, 4), der von einem Spulenkörper (5) umgeben ist, auf dem eine Primär- und eine Sekundärwicklung (6, 7) angeordnet ist. mit einem Gehäuse (1) zur Aufnahme der Kern- und Wicklungsanordnung, das von einem Deckel (17) abgedeckt ist, mit einer i-'eder (9) zum Abstützen des Kernes an dem Deckel, mit an den Enden der Wicklungen angeordneten magnetischen Endscheiben (22, Z3) und mil die Kern- und Wicklungsanordnung umgebenden magnetischen Halbschalen (25, 26), dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (!7) lösbar mit dem topfförmigen Gehäuse (1) verbunden ist, daß der Spalt zwischen dem Deckel (17) und dem Gehäuse (1) durch einen Dichtring (18) abgedichtet ist. daß eine weifce Feder (13) zwischen dem Gehäuse (1) und der KLcrn- und Wicklungsanordnung eingespannt ist und daß die Endscheiben (22, 23^ mit den Halbschalen (25,26) formschlüssig verbunden sind.

2. Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3,4) ein Ferrit-Teil (3) hat.

3. Zündspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endscheiben (22,23) in Kunststoff eingebettet sind.