DE4005843A1 - Zuendspulenbaugruppe fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gehäusekonstruktion von Zünd­ spulenbaugruppen für Brennkraftmaschinen, wobei diese Kon­ struktion zusätzlich zu einer Zündspule einen Zündkreis zur Steuerung des der Zündspule zugeführten Primärstroms auf­ weist.

Konventionelle Zündsysteme für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen haben allgemein Unterbrecherkontakte zur Unterbrechung des Primärstroms in der Zündspule synchron mit der Rotation der Maschine. Vor einiger Zeit wurden jedoch Zündsysteme entwickelt, die anstelle der Unterbre­ cherkontakte Halbleiterschaltkreise (d.h. Zündkreise) verwenden. Das Schaltbild von Fig. 1 zeigt den Teil eines solchen Zündsystems mit der Zündspule 1 und dem Zündkreis 2, wobei der Zündkreis 2 die Steuerschaltung zur Steuerung des der Primärwicklung 1 a der Zündspule 1 zugeführten Stroms bildet. Im Fall konventioneller Gehäusekonstruktio­ nen dieser Zündsysteme mit Zündkreis oder Halbleiterzünd­ kreis für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sind die Zündspule 1 und der Zündkreis 2 in jeweils gesonderten Gehäusen untergebracht, wobei das den Zündkreis 2 aufneh­ mende Gehäuse an dem die Zündspule 1 aufnehmenden Gehäuse befestigt ist oder alternativ das Gehäuse des Zündkreises im Zündverteiler des Zündsystems aufgenommen ist.

Die obige konventionelle Gehäusekonstruktion der Zündspu­ leneinheit des Zündsystems mit Zündkreis weist den folgen­ den Nachteil auf: Durch das Vorsehen getrennter Gehäuse für die Zündspule und den Zündkreis werden die Abmessungen der Zündspuleneinheiten vergrößert und die Herstellungskosten erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer kleinen, leicht zu montierenden und kostengünstigen Zünd­ spulenbaugruppe für eine Brennkraftmaschine.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Zündspu­ lenbaugruppe dadurch gelöst, daß die Spuleneinheit der Zündspule und der Steuerkreis für die Steuerung des Primär­ stroms der Zündspule in einem einzigen Gehäuse unterge­ bracht sind.

Dabei ist die die Primär- und die Sekundärwicklung der Zündspule umfassende Spuleneinheit auf einen Schenkel eines rechteckigen Blechpakets bzw. Kerns gewickelt, der ein Joch aufweist, das zwar parallel zu dem Schenkel verläuft, aber keine Wicklungen der Zündspule trägt. Das Gehäuse nimmt die Spuleneinheit und den sie tragenden Schenkel des Jochs auf, wobei wenigstens ein Teil des Jochs des rechteckigen Blech­ pakets zur Außenseite exponiert bleibt; zwischen einer äußeren Seitenfläche der Spuleneinheit und einer Seitenwand des Gehäuses ist ein Zwischenraum gebildet. Ferner umfaßt die Zündspulenbaugruppe gemäß der Erfindung eine aus einem guten Wärmeleiter bestehende plattenförmige Wärmesenke, die an einem Endabschnitt des Jochs des Blechpakets anliegt; die Wärmesenke verläuft im Gehäuse zwischen der Spulenein­ heit und dem Gehäuse durch den zwischen einer Seitenfläche der Spuleneinheit und eine Seitenwand des Gehäuses gebil­ deten Zwischenraum, so daß in diesem Zwischenraum zwischen den gegenüberstehenden Flächen von Gehäuse und Wärmesenke ein hohler Aufnahmeabschnitt gebildet ist. Die Steuerschal­ tung zur Steuerung des Primärstroms in der Spuleneinheit ist an der Wärmesenke innerhalb des hohlen Aufnahmeab­ schnitts angeordnet. Die Zündspulenbaugruppe ist an einem geeigneten Befestigungsabschnitt des die Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs oder der Brennkraftmaschine selbst montiert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Zündspulen­ baugruppe ferner folgende Merkmale auf: ein Befestigungs­ element, z.B. eine Befestigungsschraube, zum Befestigen der Steuerschaltung an der Wärmesenke, verläuft durch ein in der Seitenwand des Gehäuses, die den hohlen Aufnahmeab­ schnitt abtrennt, gebildetes Loch; der hohle Aufnahmeab­ schnitt ist mit einer Harzmasse ausgefüllt; und an einer Seitenfläche des Gehäuses ist ein Schild befestigt, das das in der Gehäuseseitenwand gebildete Loch verschließt. Ferner hat das Gehäuse bevorzugt fensterartige Öffnungen in Sei­ tenwänden, so daß Teile der Wärmesenke zur Gehäuseaußen­ seite exponiert sind, wodurch die Wärmeabstrahlung von der Wärmesenke verbessert wird. Außerdem ist das Gehäuse bevor­ zugt in zwei Teile geteilt, und zwar einen becherförmigen Hauptteil, der die Spuleneinheit und den Schenkel des Blechpakets umschließt und sich in Axialrichtung der Spu­ leneinheit öffnet, und einen Deckelteil, der die Öffnung des Hauptteils verschließt und elektrische Anschlüsse für die Spuleneinheit und die Steuerschaltung trägt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild, das den elektrischen Schal­ tungsaufbau einer Zündspuleneinheit mit Zünd­ kreis zeigt; und

Fig. 2 und 3 eine Seiten- bzw. eine Vorderansicht der Zündspulenbaugruppe nach der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1-3 erläutert.

Der elektrische Schaltungsaufbau der Zündspulenbaugruppe ähnelt demjenigen der oben genannten konventionellen Zünd­ spuleneinheit mit Zündkreis; wie Fig. 1 zeigt, umfaßt die elektrische Schaltung der Zündspulenbaugruppe folgende Elemente: eine Zündspule 1 mit einer Primärwicklung 1 a und einer Sekundärwicklung 1 b sowie einen Zündkreis 2 mit einem Leistungstransistor 2 a und einem Steuerteil 2 b zur Steue­ rung des Ein-Aus-Betriebs des Leistungstransistors 2 a. Der Leistungstransistor 2 a wird aufgrund des Steuersignals von dem Steuerteil 2 b ein- bzw. ausgeschaltet. Jedesmal, wenn der Leistungstransistor ausgeschaltet wird, wird der von der Batterie B über den Zündschalter S zugeführte und durch die Primärwicklung 1 a und den Leistungstransistor 2 a flie­ ßende Primärstrom unterbrochen, so daß eine hohe Zündspan­ nung an der Sekundärwicklung 1 b der Zündspule 1 induziert wird und von dort einer Zündkerze einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) über einen Verteiler (nicht gezeigt) zuge­ führt wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Gehäusekonstruktion der Zünd­ spulenbaugruppe, deren Schaltbild in Fig. 1 gezeigt ist. Dabei ist Fig. 2 eine Seitenansicht der Zündspulenbaugruppe von links in Fig. 3 gesehen, und Fig. 3 ist eine Vorder­ ansicht derselben von rechts in Fig. 2 gesehen. Es sei zuerst der Aufbau der Zündspulenbaugruppe, die allgemein mit 3 bezeichnet ist, im montierten Zustand erläutert.

Der größte Teil der Zündspulenbaugruppe 3 ist von einem rechteckigen Blechpaket 4 aus weichmagnetischem Werkstoff und einer auf einen Schenkel des Blechpakets 4 gewickelten Spuleneinheit 5 eingenommen, die gemeinsam die Zündspule 1 der in Fig. 1 gezeigten Schaltung bilden. Das rechteckige Blechpaket 4 hat ein Joch 4 a (das den Magnetkreis der Zünd­ spule komplettiert, aber keine Wicklung trägt), das paral­ lel zu dem die Spuleneinheit 5 tragenden Schenkel verläuft; die Spuleneinheit 5 umfaßt eine Primärwicklung 1 a und eine Sekundärwicklung 1 b (Fig. 1). Die Spuleneinheit 5 und der sie tragende Schenkel des Blechpakets 4 sind in einem Gehäuse 6 aufgenommen, das zur Außenseite wenigstens einen Abschnitt des Jochs 4 a des Blechpakets 4 freiläßt. (Im Fall dieses Ausführungsbeispiels liegt das gesamte Joch 4 a außerhalb des Gehäuses 6 und ist daher nach außen expo­ niert.) Das Gehäuse 6, das z.B. aus einem Kunstharz be­ steht, ist in zwei Teile geteilt, und zwar einen im wesent­ lichen becherförmigen Hauptteil 6 A, der sich in einer Axialrichtung der Spuleneinheit 5 öffnet (nach rechts in Fig. 2) und rechteckige Wärmeabstrahlungsfenster bzw. -öffnungen 65 und 66 aufweist, durch die ein Teil der Wär­ mesenke 7 freiliegt, und eine Deckelplatte 6 B, die einen Hochspannungs-Sekundäranschluß 64 (der mit der Sekundär­ wicklung 1 b von Fig. 1 gekoppelt ist) sowie einen elektri­ schen Verbinder 63 mit mehreren Anschlüssen für die Steuer­ schaltung 8 (die den Zündkreis 2 der Schaltung von Fig. 1 umfaßt) trägt. Zwischen einer Seitenwand (links in Fig. 3) des Gehäuses 6 und der gegenüberstehenden Seitenfläche der Spuleneinheit 5 ist ein rechteckiger Zwischenraum gebildet, der einen hohlen Aufnahme- oder Taschenabschnitt 61 zur Aufnahme der Steuerschaltung 8 darstellt, wie noch erläu­ tert wird. Eine plattenförmige Wärmesenke 7, die an dem Joch 4 a des Blechpakets 4 an einem L-förmigen unteren End­ abschnitt (Fig. 3) anliegt, und seitliche Fortsätze mit Löchern 12, die in Überdeckung mit den durch das Blechpaket 4 gehenden Löchern 12 (Fig. 2) liegen, verlaufen durch den genannten rechteckigen Zwischenraum entlang der Seiten­ fläche der Spuleneinheit 5 zur Bildung des hohlen Aufnahme­ abschnitts 61 innerhalb des Zwischenraums zwischen den ge­ genüberstehenden Flächen der Wärmesenke 7 und der Seiten­ wände des Gehäuses 6; der Teil der Wärmesenke 7 innerhalb des Aufnahmeabschnitts 61 bildet einen Befestigungsteil 72 für die Steuerschaltung 8, die den Zündkreis 2 der Schal­ tung von Fig. 1 umfaßt. Ferner sind Teile der Wärmesenke 7 an den Fenstern 65 und 66 im Gehäuse 6 direkt der Außenluft ausgesetzt, um die Wärmeabstrahlung zu verbessern. Die Wärmesenke 7 ist mittels einer Presse aus einem Blech eines guten Wärmeleiters, z.B. Aluminium, Kupfer oder einer Le­ gierung dieser Metalle, gebildet. Die Steuerschaltung 8 mit einem Leistungstransistor 2 a zur Steuerung des Primärstroms in der Spuleneinheit 5 ist an dem Befestigungsteil 72 der Wärmesenke 7 z.B. mittels einer Befestigungsschraube 81 befestigt, die ein Loch 62 in der Seitenwand des Hauptteils 6 A des Gehäuses 6 durchsetzt. Der im Gehäuse 6 über der Spuleneinheit 5 gebildete Zwischenraum 9 ist mit einem Epoxidharz ausgefüllt, und der Aufnahmeteil 61 ist mit einem Silikongel ausgefüllt. Die Öffnung 62 ist durch ein Schild 10 verschlossen, das den Typ, den Hersteller und die Seriennummer der Zündspulenbaugruppe angibt.

Wie Fig. 3 zeigt, ist die Zündspulenbaugruppe 3 an einem Befestigungsteil 11 montiert, der an einem geeigneten Ab­ schnitt des die Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahr­ zeugs oder an einem Teil der Maschine selbst gebildet ist. Dabei sind Bolzen 13, die durch die das Blechpaket 4 und die Wärmesenke 7 durchsetzenden Löcher 12 geführt sind, in Gewindebohrungen 11 a in dem Befestigungsabschnitt 11 ge­ schraubt, so daß die Zündspulenbaugruppe 3 an dem Befesti­ gungsabschnitt 11 so montiert ist, daß die Befestigungs­ fläche 73 der Wärmesenke 7 einer Fläche 71 gegenübersteht, die an dem Joch 4 a des Blechpakets 4 anliegt.

Nachstehend sei der Montagevorgang der Zündspulenbaugruppe 3 nach den Fig. 2 und 3 erläutert.

Vor dem Zusammenbau kann das rechteckige Blechpaket 4 in zwei U-förmige Hälften zerlegt werden (wobei die Schenkel der beiden U-Hälften in entgegengesetzte horizontale Rich­ tungen verlaufen). So wird der im wesentlichen becherför­ mige Hauptteil 6 A des Gehäuses 6 integral mit der einen U-Hälfte des Blechpakets 4, wobei die Schenkel des U nach rechts in Fig. 2 verlaufen, und zusammen mit der Wärmesenke 7 formgepreßt, wobei das L-förmige Ende der Wärmesenke wäh­ rend des Formpreßvorgangs gegen das Joch 4 a des Blechpakets 4 gepreßt gehalten wird. Der Deckel 6 B kann integral mit der Spuleneinheit 5 oder als gesonderter Teil formgepreßt werden. Der formgepreßte becherförmige Hauptteil 6 A öffnet sich nach rechts in Fig. 2; daher werden die Spuleneinheit 5 und die Steuerschaltung 8 in entsprechende Lagen inner­ halb des Hauptteils 6 A des Gehäuses 6 eingefügt, und die Steuerschaltung 8 wird mittels einer Befestigungsschraube 81 gesichert, die durch die Öffnung 62 im Gehäuse 6 geführt ist, wonach die Öffnung 62 durch ein Schild verschlossen wird. Nach der Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen der Spuleneinheit 5 und der Steuerschaltung 8 im Hauptteil 6 A des Gehäuses 6 sowie dem Verbinder 63 und dem Hochspannungs-Sekundäranschluß 64 des Deckelteils 6 B des Gehäuses 6 werden der Zwischenraum 9 und der Aufnahmeab­ schnitt 61 mit einem Bpoxidharz bzw. einem Silikongel aus­ gefüllt. Danach wird der Deckelteil 6 B auf die Öffnung des Hauptteils 6 A des Gehäuses 6 aufgesetzt, und die andere U-Hälfte des Blechpakets 4 wird an der mit dem Hauptteil 6 A des Gehäuses 6 formgepreßten Hälfte des Blechpakets 4 be­ festigt. Damit ist der Montagevorgang der Zündspulenbau­ gruppe 3 beendet; die montierte Baugruppe 3 wird in der beschriebenen Weise an dem Befestigungsabschnitt 11 befe­ stigt.

Die Funktionsweise der Zündspulenbaugruppe der Fig. 1-3 ist wie folgt. In bekannter Weise erhalt der Steuerteil 2 b des Zündkreises 2 von Fig. 1 (wobei der Zündkreis 2 von der Steuerschaltung 8 von Fig. 3 umfaßt ist) vo einem im Ver­ teiler (nicht gezeigt) angeordneten Signalgeber (nicht ge­ zeigt) ein impulsförmiges Signal, das dem Rotationswinkel der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine entspricht; der Steuerteil 2 b der Schaltung von Fig. 1 steuert den Ein-Aus- Betrieb des Leistungstransistors 2 a nach Maßgabe dieses die Drehlage der Kurbelwelle bezeichnenden Signals. Jedesmal, wenn der Leistungstransistor 2 a ausgeschaltet wird, um den durch die Primärwicklung 1 a der Zündspule 1 fließenden Strom zu unterbrechen, wird an der Sekundärwicklung 1 b eine impulsförmige hohe Spannung induziert. Die Spuleneinheit 5 von Fig. 3 umfaßt die Primär- und die Sekundärwicklung 1 a und 1 b von Fig. 1. Somit wird die in der Spuleneinheit 5 induzierte hohe Spannung über den Sekundäranschluß 64 dem Verteiler (nicht gezeigt) auf einer Hochspannungsleitung (nicht gezeigt), die mit dem Sekundäranschluß 64 elektrisch verbunden ist, zugeführt. Die während dieser Vorgänge im Leistungstransistor der Steuerschaltung 8 erzeugte Wärme sowie die in der Spuleneinheit 5 etc. erzeugte Wärme wird zur Wärmesenke 7 übertragen, von der ein Teil der aufge­ nommenen Wärme durch die Fenster 65 und 66 des Gehäuses 6 zur Außenluft abgestrahlt wird, während ein anderer Teil zum Befestigungsabschnitt 11 über die Befestigungsfläche 72 der Wärmesenke 7 übertragen wird. Ferner wird ein Teil der in der Steuerschaltung 8 erzeugten Wärme durch das den Auf­ nahmeabschnitt 61 ausfüllende Harzmaterial (d. h. Silikon­ gel) wirksam zum Gehäuse 6 übertragen und von dessen Außen­ fläche abgestrahlt.

Bei der Gehäusekonstruktion der Zündspuleneinheit gemäß diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich folgende Vorteile: Da die Steuerschaltung 8 und die Spuleneinheit 5 in einem einzigen Gehäuse 6 untergebracht sind, kann die Zündspulen­ baugruppe kleiner gebaut werden. Ferner ist der Hauptteil 6 A des Gehäuses 6 integral mit einer Hälfte des Blechpakets 4 zusammen mit der Wärmesenke 7 formgepreßt, und außerdem ist die Steuerschaltung 8 in einem Aufnahmeabschnitt 61 innerhalb des Gehäuses 6 aufgenommen, wobei die Öffnung 62 nach Durchstecken der Befestigungsschraube 81 zum Befesti­ gen der Steuerschaltung 8 an der Wärmesenke 7 einfach mit einem Schild 10 verschlossen ist; daher ist der Montagevor­ gang der Zündspulenbaugruppe einfach und kann leicht und schnell ohne Zeitverlust und großen Arbeitsaufwand durch­ geführt werden.

Vorstehend wurde ein bestimmtes Ausführungsbeispiel erläu­ tert; selbstverständlich können dabei eine Reihe von Modi­ fikationen vorgesehen werden. Beispielsweise ist das Ge­ häuse 6 zwar in den becherförmigen Hauptteil 6 A und den Deckelteil 6 B unterteilt, aber dies stellt keine Einschrän­ kung dar. Ebenso ist die Erfindung nicht auf den speziellen Typ des Blechpakets 4, das in zwei U-förmige Hälften zer­ legbar ist, und auch nicht auf den speziellen Schaltungs­ aufbau (vgl. Fig. 1) der Steuerschaltung 8 beschränkt. Außerdem können die der Wärmeabstrahlung dienenden Fenster 65 und 66 entfallen.

Claims (6)

1. Zündspulenbaugruppe für eine Brennkraftmaschine zur Befestigung an einem Befestigungsabschnitt einer die Brenn­ kraftmaschine enthaltenden Konstruktion, gekennzeichnet durch
ein rechteckiges Blechpaket (4) mit einem Schenkel und einem parallel dazu verlaufenden Joch (4 a);
eine um den Schenkel des rechteckigen Blechpakets (4) gewickelte Zündspuleneinheit (5), die eine Primärwicklung (1 a) und eine Sekundärwicklung (1 b) zur Erzeugung einer hohen Zündspannung aufweist;
ein Gehäuse (6), in dem die Zündspuleneinheit (5) und der Schenkel des Blechpakets (4) aufgenommen sind, wobei wenigstens ein Teil des Jochs (4 a) des Blechpakets zur Außenseite des Gehäuses freiliegt und zwischen einer äuße­ ren Seitenfläche der Zündspuleneinheit und einer Seitenwand des Gehäuses ein Zwischenraum gebildet ist;
eine aus einem guten Wärmeleiter bestehende platten­ förmige Wärmesenke (7) die an einem Endabschnitt des Jochs (4 a) des Blechpakets (4) anliegt und im Inneren des Gehäu­ ses (6) zwischen der Zündspuleneinheit (5) und dem Gehäuse durch den Zwischenraum verläuft unter Bildung eines hohlen Aufnahmeraums (61) in dem Zwischenraum zwischen gegenüber­ stehenden Flächen des Gehäuses und der Wärmesenke (7), wobei die Zündspulenbaugruppe an dem Befestigungsabschnitt (11) an einer Fläche der Wärmesenke gegenüber einer an das Joch (4 a) des Blechpakets anliegenden Fläche befestigbar ist; und
eine Steuerschaltung (8) zur Steuerung des durch die Primärwicklung (1 a) der Zündspuleneinheit (5) fließenden Primärstroms, wobei die Steuerschaltung an der Wärmesenke (7) innerhalb des hohlen Aufnahmeraums (61) angeordnet ist.

2. Zündspulenbaugruppe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein Befestigungselement (81) zum Befestigen der Steuer­ schaltung (8) an der Wärmesenke (7), wobei das Befesti­ gungselement ein in einem Teil der Seitenwand des Gehäuses (6), die den hohlen Aufnahmeraum (61) unterteilt, gebilde­ tes Loch (62) durchsetzt;
den hohlen Aufnahmeabschnitt (61) ausfüllendes Harz­ material; und
ein an einer Seitenfläche des Gehäuses (6) so befestig­ tes Schild (10), daß das in der Gehäuseseitenwand gebildete Loch (62) dadurch verschlossen ist.

3. Zündspulenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seitenwand des Gehäuses (6) Fenster (65, 66) gebildet sind, so daß Teile der Wärmesenke (7) durch die Fenster zur Gehäuseaußenseite freiliegen.

4. Zündspulenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seitenwand des Gehäuses (6) Fenster (65, 66) gebildet sind, so daß Teile der Wärmesenke (7) durch die Fenster zur Gehäuseaußenseite freiliegen.

5. Zündspulenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) aufweist: einen becherförmigen Haupt­ teil (6 A), der die Zündspulenbaugruppe (5) und den Schenkel des Blechpakets (4) umschließt und eine in eine Axialrich­ tung der Zündspuleneinheit (5) gerichtete Öffnung hat; und einen Deckelteil (6 B), der die Öffnung des Hauptteils (6 A) abschließt und elektrische Anschlußmittel (64, 63) für elektrische Anschlüsse an die Zündspuleneinheit (5) und die Steuerschaltung (8) trägt.

6. Zündspulenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) aufweist: einen becherförmigen Haupt­ teil (6 A), der die Zündspulenbaugruppe (5) und den Schenkel des Blechpakets (4) umschließt und eine in eine Axialrich­ tung der Zündspuleneinheit (5) gerichtete Öffnung hat; und einen Deckelteil (6 B), der die Öffnung des Hauptteils (6 A) abschließt und elektrische Anschlußmittel (64, 63) für elektrische Anschlüsse an die Zündspuleneinheit (5) und die Steuerschaltung (8) trägt.