DE4036446A1 - Zuendverteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zündverteiler für eine Brenn­ kraftmaschine, wobei insbesondere die Verteilerkappe eine Zündspule aufnimmt.

Ein Zündverteiler, an dem die Zündspule befestigt ist, um äußere elektrische Leitungen zu vereinfachen, die Montage zu erleichtern und den Platzbedarf für Zündverteiler und Zündspule im Motorraum eines Fahrzeugs zu verringern, ist in der US-PS 41 29 107, den nicht geprüften JP-Patentver­ öffentlichungen 55-78 176 und 56-1 04 162 sowie der nicht­ geprüften JP-GM-Veröffentlichung 61-1 83 475 beschrieben.

Bei diesen konventionellen Zündverteilern wird eine zen­ trale Elektrode, die auf einem zentralen elektrisch leit­ fähigen Teil einer Rotorelektrode gleitet, durch Schwin­ gungen der zentralen Elektrode beim Gebrauch der Brenn­ kraftmaschine Verschleiß ausgesetzt, so daß die Lebensdauer der zentralen Elektrode kurz ist. Außerdem vibriert ins­ besondere bei hohen Temperaturen im Motorraum die die Zünd­ spule aufnehmende Verteilerkappe stark.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Zünd­ verteilers, der eine Zündspule aufnimmt, wobei die Ver­ teilerelemente in bezug auf einen Hauptkörper des Vertei­ lers nicht schwingen. Dabei soll der Zündverteiler auch bei hohen Temperaturen verwendbar sein.

Gemäß der Erfindung ist die Zündspule von einem Teil ge­ halten, dessen Eigenschwingfrequenz größer als eine Ver­ brennungsfrequenz der Brennkraftmaschine ist. Die thermi­ sche Elastizitätscharakteristik des die Zündspule tragenden Teils kann kleiner als die thermische Elastizitätscharak­ teristik einer eine Rotorelektrode und eine zentrale Elek­ trode umschließenden Kappe sein, so daß bei hoher Tempera­ tur die Steifigkeit des die Zündspule tragenden Teils größer als die Steifigkeit der Kappe ist. Die Wärmeaus­ dehnungscharakteristik des die Zündspule tragenden Teils kann kleiner als die Wärmeausdehnungscharakteristik der Kappe sein.

Da bei dem Zündverteiler nach der Erfindung die Eigen­ schwingfrequenz des die Zündspule tragenden Teils größer als die Verbrennungsfrequenz der Maschine ist, wird ein in Kontakt liegendes Ende der zentralen Elektrode durch die Schwingung der Zündspule nicht in Radialrichtung auf der Rotorelektrode bewegt, so daß ein teilweiser Verschleiß des in Kontakt befindlichen Endes der zentralen Elektrode ver­ mieden wird. Wenn die Wärmeausdehnungscharakteristik des die Zündspule tragenden Teils kleiner als diejenige der Verteilerkappe ist, die die Rotorelektrode und die zentrale Elektrode umgibt, ist im Fall hoher Temperaturen die Zünd­ spule sicher gehalten.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbei­ spiel des Zündverteilers nach der Erfindung;

Fig. 2 und 3 jeweils einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 bis 6 eine schiefe Projektion, die einen Zündspulen­ halter nach der Erfindung zeigt; und

Fig. 7 einen Querschnitt VII-VII von Fig. 2.

Nach Fig. 1 ist eine Welle 1 über ein Lager 2a in einem Gehäuse 2 drehbar. Ein Signalrotor 3 und ein Verteilerrotor 4 sind drehfest auf der Welle 1 befestigt. Eine Aufnehmer­ spule 5 und eine Verteilerkappe 6 aus einem Kunstharz sind an dem Gehäuse 2 angeordnet. Ein Metallblech 8 und Buchsen 18 und 19 sind integral in der Verteilerkappe 6 geformt. Ein Eisenkern 11 einer Zündspule 10 ist an dem Metallblech 8 durch Bolzen 12 befestigt. Eine Isolationsabdeckung 20 ist zwischen der Zündspule 10 und dem Verteilerrotor 4 angeordnet. Zwischen der Isolationsabdeckung 20 und der Kappe 6 sowie zwischen der Isolationsabdeckung 20 und der Zündspule 10 ist eine Dichtung 30 angeordnet, die durch Bolzen 13 fest angedrückt ist.

Die Welle 1 läuft synchron mit der Rotation einer Brenn­ kraftmaschine (nicht gezeigt) um. Die Aufnehmerspule 5 liefert Signale, die Drehlagen einer Kurbelwelle der Ma­ schine nach Maßgabe der Umlaufbewegung des Signalrotors 3 zeigen, und die Ausgangssignale werden zu einer Steuerein­ richtung (nicht gezeigt) übertragen. Eine Hochspannung wird an der Zündspule 10 aufgrund von Zündzeitpunktsignalen, die von der Steuereinrichtung geliefert werden, erzeugt. Die Hochspannung wird einem nach radial vorn freiliegenden Ende einer Rotorelektrode 41 am Verteilerrotor 4 durch eine zentrale Elektrode 15 und einen in der Mitte der Rotorelek­ trode 41 angeordneten freiliegenden leitenden Teil zuge­ führt, wobei die Rotorelektrode 41 auf dem Verteilerrotor 4 angeordnet ist und mit der zentralen Elektrode 15 in Kon­ takt liegt. Die Hochspannung erzeugt Zündfunken an Funken­ strecken 42 zwischen der Rotorelektrode 41 und verteiler­ kappenseitigen Elektroden 61, die der Rotorelektrode 41 zugewandt sind, so daß die Hochspannung auf die Zündkerzen von Verbrennungszylindern durch Hochspannungsanschlüsse 60 verteilt wird. Die Zahl der Elektroden 61 ist gleich der Zahl von Verbrennungszylindern, und die umfangsmäßigen Abstände zwischen den einander benachbarten Elektroden 61 sind ebenfalls gleich.

Die durch Eisen- und Kupferverluste einer Wicklung 113 der Zündspule 10 erzeugte Wärmeenergie wird auf das Gehäuse 2 durch einen Eisenkern 11 und das Metallblech 8 übertragen. Die Zündspule 10 ist am Metallblech 8 mit Bolzen 12 befe­ stigt, die die Zündspule 10 durchsetzen und in entspre­ chende Buchsen 18 der Verteilerkappe 6 geschraubt sind. Das Metallblech 8 ist an dem Gehäuse 2 so befestigt, daß die Zündspule 10 an dem Gehäuse festgelegt ist. Dicke und Form des Metallblechs 8 reichen aus, um die Eigenschwingfrequenz der Verteilerkappe 6 höher als 200 Hz zu halten, wenn die Zündspule an dem Metallblech 8 montiert und das Metallblech am Gehäuse 2 befestigt ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein in Fig. 6 gezeigtes becherförmiges Metallblech in einen Formkunststoff einge­ bettet und hat eine Dicke von 1,3 mm. Daher liegt die Eigenschwingfrequenz des Metallblechs 8 bei ca. 350 Hz, wenn die Zündspule an dem Metallblech 8 montiert und das Metallblech 8 am Gehäuse 2 festgelegt ist.

Die Eigenschwingfrequenz des Metallblechs 8 wird durch die Elastizität der Dichtung 30, die Elastizität der Isola­ tionsabdeckung 20 und eine auf die Verteilerkappe 6 und die Isolationsabdeckung 20 wirkende Druckkraft geändert. Daher wird die Eigenschwingfrequenz des Metallblechs 8 unter Be­ rücksichtigung dieser Faktoren geschätzt oder gemessen.

Die Eigenschwingfrequenz wird gemessen, indem eine Frequenz der Maximalamplitude an einer Außenfläche der Verteiler­ kappe 6 detektiert wird, wenn ein Vibrator die Verteiler­ anordnung mit verschiedenen Frequenzen in Schwingungen ver­ setzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Amplitude der Außenfläche der Verteilerkappe 6 0,5 mm bei 350 Hz der Schwingungsfrequenz, und die Amplitude ist weniger als 0,1 mm bei den übrigen Schwingungsfrequenzen. Wenn die Ver­ teileranordnung in einer Wechseltemperaturbeanspruchungs- Dauerprüfung auf 200°C erwärmt wird, beträgt die Formände­ rung der Verteilerkappe 6 ein fünftel des Betrags der Form­ änderung einer konventionellen Verteilerkappe, die nicht in Verbindung mit dem Metallblech montiert ist. Bei der Wech­ seltemperaturbeanspruchung wird ein Zustand der Verteiler­ anordnung bei verschiedenen Temperaturen zwischen -40°C und 200°C aufrechterhalten, und jede der verschiedenen Temperaturen wird für fünf Stunden beibehalten.

Bei den Ausführungsbeispielen ist die Außenform des Ver­ teilers im wesentlichen zylindrisch. Da die Zündspule zwi­ schen den Hochspannungsanschlüssen angeordnet ist, ist sie in wirksamer Weise in den Verteiler eingebaut. Wenn ein Magnetisierungsstrom groß ist, kann zur Verminderung der Windungszahl der Spule unter Beibehaltung eines gewünschten Ausgangstroms die durch die Spule erzeugte Wärme durch Wärmeleitung des Metallblechs abgeleitet werden und damit eine Kühlung erfolgen. Die Dicke des Metallblechs ist unter Berücksichtigung der im Gebrauch auf den Verteiler wirken­ den Schwingungsfrequenzen gewählt.

Wenn zwischen der Isolationsabdeckung 20 und der Verteiler­ kappe 6 ein Luftspalt 66 gebildet ist, wird das Innere der Isolationsabdeckung 20 nicht sehr schnell abgekühlt, so daß eine Taukondensation, die zu Zündaussetzern im Zündvertei­ ler führt, auch dann verhindert wird, wenn eine Außenfläche des Zündverteilers beispielsweise durch Wasser sehr schnell abkühlt.

Wenn Winkelbereiche, in denen Teile des Metallblechs 8 im wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Welle 1 ver­ laufen, von Winkelbereichen verschieden sind, in denen Zündfunken zwischen der Rotorelektrode 41 und den vertei­ lerkappenseitigen Elektroden 61 erzeugt werden, wie Fig. 7 zeigt, erhöht sich der elektrische Widerstand zwischen dem geerdeten Metallblech 8 und der aktivierten Rotorelektrode 41 auch dann, wenn ein radialer Abstand zwischen dem Me­ tallblech 8 und der Rotorelektrode 41 klein ist.

Wenn das Metallblech 8 becherförmig ist, so daß es die Zündfunkenbereiche zwischen der Rotorelektrode 41 und den verteilerkappenseitigen Elektroden 61 umgibt, verhindert das geerdete Metallblech 8, daß Zündgeräusche aus dem Zünd­ verteiler nach außen gelangen. Wie Fig. 6 zeigt, hat in diesem Fall das Metallblech 8 eine zentrale Öffnung 81 zur Aufnahme der Spule, Durchgangslöcher 80, die die zentrale Öffnung 81 umgeben und der Befestigung der Spule dienen, und Hochspannungsanschlußöffnungen 82. Ein Teil 84 des Metallblechs 8 geht von einem Stützbeinteil 83 aus, um das Metallblech 8 am Gehäuse mit Bolzen zu sichern, die am Teil 84 vorgesehene Löcher durchsetzen.

Wenn die Zündgeräusche von einem anderen Teil absorbiert werden, kann der Stützbeinteil 83 des Metallblechs 8 aus schmalen Beinen bestehen, zwischen denen Material ausge­ schnitten ist, wie Fig. 4 zeigt. Der Stützbeinteil 83 kann in vier Beine unterteilt sein, wie Fig. 5 zeigt. In Fig. 1 ist die zentrale Elektrode 15 direkt mit der Zündspule verbunden. Die zentrale Elektrode 15 und die Zündspule können an der Isolationsabdeckung 20 getrennt befestigt und miteinander durch elektrische Leiter verbunden sein. Eine Feder 15a beaufschlagt die zentrale Elektrode 15 gegen die Rotorelektrode 41. Die Dichtung 30 hat Ringform und umgibt die Elektrode 15. Die übrigen Dichtungen 30 haben ebenfalls Ringform und umgeben die verteilerkappenseitigen Elektroden 61.

Die Isolationsabdeckung 20 hat eine Öffnung für die zen­ trale Elektrode und Öffnungen für die verteilerkappensei­ tigen Elektroden, wobei die Zahl der Öffnungen der Zahl der Elektroden entspricht. Die Isolationsabdeckung 20 verhin­ dert, daß elektrischer Strom von der Rotorelektrode 41 zum Metallblech 8 fließt.

Die Zündspule 10 kann von der Verteilerkappe 6 unabhängig sein, und die an dem Metallblech 8 befestigte Zündspule 10 kann zusammen mit den Hochspannungsanschlüssen integral in die Verteilerkappe 6 eingebettet sein.

In Fig. 2 ist die aus Kunstharz bestehende Verteilerkappe 6 von dem Metallblech 8 mit einem Spielraum dazwischen ge­ trennt, und die Zündspule 10 ist an dem Metallblech 8 durch Bolzen 12 befestigt. Da das Gewicht der Zündspule 10 nur von dem Metallblech 8 gehalten wird, kann die Eigenschwing­ frequenz der Verteilerkappe 6 kleiner als 200 Hz sein. Eine Formänderung der Verteilerkappe 6 durch eine Temperaturer­ höhung oder durch die Schwingungen ist innerhalb des Spiel­ raums mit dem Metallblech 8 begrenzt, so daß ein Kontakt zwischen der Rotorelektrode 41 und den verteilerkappensei­ tigen Elektroden 61 vermieden wird. Da die Zündspule 10 an einer Oberfläche des Metallblechs 8 befestigt ist, wird das Gewicht der Zündspule 10 von einem großen Teil dieser Ober­ fläche aufgenommen, so daß die Zündspule 10 sicher an dem Metallblech 8 befestigt ist.

In Fig. 3 umgibt die Metallplatte 8 die Außenfläche der Kunststoffkappe 6. Eine Öffnung 31 zur Aufnahme der zen­ tralen Elektrode 15 ist an einem oberen und zentralen Be­ reich der Kunststoffkappe 6 gebildet, und eine Ausnehmung 33 zur Aufnahme der Zündspule 10 ist über dem Loch 31 und darum herum angeordnet. Eine Dichtung 32 ist zwischen dem Umfang eines Kunstharzteils der Zündspule 10 und der Aus­ nehmung 33 angeordnet, so daß eine Abdichtung zwischen beiden erhalten wird. Der Eisenkern 11 der Zündspule 10 ist auf der oberen Endfläche der Kunstharzkappe 6 durch die Bolzen 12 gehalten, die im Kern 11 gebildete Löcher durch­ setzen und in Buchsen 18 geschraubt sind, die in die Ver­ teilerkappe 6 eingebettet sind. Ein bekannter Fotodetektor 50 erfaßt Langlöcher, die in Radialrichtung auf einer um­ laufenden Scheibe 30′ verlaufen, um Winkellagen der Kurbel­ welle zu messen. Ein Staubschutz 40 verhindert, daß die umlaufende Scheibe 30′ mit Staub in Berührung kommt. Das Metallblech 8 schützt in wirksamer Weise die Isolations­ abdeckung 20 oder die Kunstharzkappe 6. Das Metallblech 8 kann an der Kunstharzkappe 6 durch Schweißen oder durch eine Klebverbindung oder eine Preßpassung befestigt sein.

Bei den Ausführungsbeispielen ist die Zündspule 10 in der Nähe der Verteilerkappe 6 und an einem im wesentlichen zentralen Teil der umfangsmäßig angeordneten Verteiler­ elektroden 61 angeordnet. Daher ist die äußere Form des Zündverteilers im wesentlichen zylindrisch, und die Welle 1 braucht nicht lang zu sein. Da die Zündspule 10 an dem Gehäuse 2 über das Metallblech 8 festgelegt ist, wird die von der Zündspule 10 erzeugte Wärme wirksam auf das Gehäuse 2 übertragen, und die kompakte Bauweise, die Warmfestigkeit und Antivibrationseigenschaft des Zündverteilers werden ganz wesentlich verbessert.

Das Metallblech besteht aus Eisen, rostfreiem Stahl, Alu­ minium, einer Aluminiumlegierung oder Messing. Die Isola­ tionsabdeckung 20 besteht aus Kunstharz, Keramik oder Bakelit.

Claims (12)

1. Zündverteiler mit
einer Vielzahl von ortsfesten Elektroden (61), deren Oberflächen auf einer Kreislinie angeordnet sind und die jeweils mit einem Brennraum einer Brennkraftmaschine ver­ bunden sind,
einer Rotorelektrode (41) , deren Oberfläche sich entlang der Kreislinie bewegt zur Verteilung von elektrischem Strom über eine Funkenstrecke von der Rotorelektrode zu jeder ortsfesten Elektrode nach Maßgabe der Bewegung der Rotor­ elektrode relativ zu den ortsfesten Elektroden,
einem Gehäuse (2), in dem die Rotorelektrode (41) be­ weglich aufgenommen ist,
einer Zündspule (10), die den elektrischen Strom hoher Spannung an die Rotorelektrode (41) liefert, und
einem Zündspulenhalter (8), der am Gehäuse befestigt und an dem die Zündspule (10) so angeordnet ist, daß sie im Zündverteiler aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschwingfrequenz des am Gehäuse befestigten Zündspulenhalters (8) größer als die Verbrennungsfrequenz der Brennkraftmaschine ist.

2. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschwingfrequenz des Zündspulenhalters (8) mindestens 200 Hz beträgt.

3. Zündverteiler mit
einer Welle (1), die synchron mit der Rotation einer Brennkraftmaschine umläuft,
einem auf der Welle (1) angeordneten Verteilerrotor (4),
einer Rotorelektrode (41), die am Verteilerrotor ange­ ordnet ist und einen zentralen freiliegenden Teil und ein radial äußeres freiliegendes Ende aufweist, wobei sich das radial äußere freiliegende Ende entlang einer Umfangslinie entsprechend der Rotation des Rotors bewegt und der zen­ trale freiliegende Teil und das radial äußere freiliegende Ende elektrisch miteinander verbunden sind,
einer Vielzahl von Verteilerelektroden (61), die entlang der Umfangslinie so angeordnet sind, daß sie dem radial äußeren freiliegenden Ende, das sich entlang der Umfangs­ linie bewegt, mit einer Funkenstrecke dazwischen gegenüber­ liegen, wobei die umfangsmäßigen Abstände zwischen benach­ barten Verteilerelektroden (61) auf der Umfangslinie kon­ stant sind,
einer die Funkenstrecke bedeckenden Kunststoffkappe (6),
einem Gehäuse (2), das die Welle (1) drehbar haltert und auf dem die Kunststoffkappe (6) befestigt ist,
einer Zündspule (10) mit einer zentralen Elektrode (15), die den zentralen freiliegenden Teil berührt, einer mit der zentralen Elektrode verbundene Spule (10) zur Lieferung eines elektrischen Stroms hoher Spannung und einem Eisen­ kern (11), der von der Spule magnetisierbar ist und einen zugeführten elektrischen Strom niedriger Spannung in den elektrischen Strom hoher Spannung umformt, und
einem Zündspulenhalter (8), der relativ zum Gehäuse festgelegt ist und die Zündspule (10) so haltert, daß sie vom Verteiler aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine thermoplastische Charakteristik des Zündspulen­ halters (8) kleiner als die der Kunststoffkappe (6) ist, so
daß bei hoher Temperatur eine Formänderung des Zündspulen­ halters (8) geringer als eine Formänderung der Kunststoff­ kappe ist.

4. Zündverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündspulenhalter ein Metallblech (8) ist, das sich in engen Kontakt mit einer Innenfläche der Kappe (6) erstreckt, wobei ein Ende des Metallblechs (8) an dem Ge­ häuse (2) gemeinsam mit der Kappe (6) und der Eisenkern (11) am anderen Ende des Metallblechs (8) zur Halterung der Zündspule (10) befestigt ist.

5. Verfahren zum Befestigen einer Zündspule an einem Zünd­ verteiler, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Aufbringen einer Kappe, die ein Gehäuse des Zündvertei­ lers abdeckt, und
Festlegen einer Halterung an dem Gehäuse, wobei die Halterung um die Kappe herum verläuft und wenigstens einen Teil des Gewichts der Zündspule trägt.

6. Zündspulenhalterung zur Verwendung in einem Zündver­ teiler, gekennzeichnet durch
ein Ende zum Befestigen der Zündspule,
ein weiteres Ende, das an einem Gehäuse des Zündver­ teilers festlegbar ist, und
einen Zwischenabschnitt, der zwischen den beiden Enden verläuft und sich entlang einer Oberfläche einer den Zünd­ verteiler abdeckenden Verteilerkappe erstreckt.

7. Zündverteiler mit
einer Welle (1), die synchron mit der Rotation einer Brennkraftmaschine umläuft,
einem Verteilerrotor (4), der drehfest auf der Welle (1) angeordnet ist,
einer am Verteilerrotor befestigten Rotorelektrode (41)
einer Vielzahl von Verteilerelektroden (61), die auf einer Umfangslinie angeordnet sind und der Rotorelektrode (41) gegenüberliegen, wobei umfangsmäßige Abstände zwischen den benachbarten Verteilerelektroden entlang der Umfangs­ linie konstant sind,
einer die Funkenstrecke abdeckenden Verteilerkappe (6),
einem Gehäuse (2), das die Welle (1) drehbar haltert und auf dem die Kunstharzkappe (6) befestigt ist, und
einer Zündspule (10), die synchron mit der Rotation der Brennkraftmaschine eine Hochspannung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündverteiler ferner ein Metallteil (8) auf­ weist, das relativ zum Gehäuse festgelegt ist und entlang einer Seitenwand der Verteilerkappe (6) in großer Nähe dazu verläuft, wobei die Zündspule (10) in der Mitte der Um­ fangslinie angeordnet und an dem Metallteil (8) festgelegt ist.

8. Zündverteiler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil (8) integral in die aus einem Kunst­ harz bestehende Verteilerkappe (6) eingebettet ist.

9. Zündverteiler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil (8) am Gehäuse gemeinsam mit der Verteilerkappe (6) durch Bolzen (12) befestigt ist, die die Verteilerkappe (6) am Gehäuse (2) festlegen.

10. Zündverteiler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil (8) Becherform hat und im wesent­ lichen eine vollständige Außenfläche der Verteilerkappe (6) überdeckt.

11. Zündverteiler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil (8) im Inneren der Verteilerkappe (6) und eine Isolationsabdeckung (20) an der Innenseite des Metallteils (8) angeordnet ist.

12. Zündverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündspulenhalter (8) Teile aufweist, die im wesentlichen parallel zu einer Rotationsachse der Welle verlaufen, wobei Winkelbereiche, an denen diese Teile an­ geordnet sind, von Winkelbereichen, an denen die Verteiler­ elektroden angeordnet sind, verschieden sind.