DE4036446C2 - Zündverteiler für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zündverteiler für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Zündverteiler ist aus der US-PS 3 888 225 bekannt. Er weist eine in einem Verteilergehäuse drehbar gelagerte Verteilerwelle mit einem daran angeordneten Verteilerläufer auf. Auf dem Verteilergehäuse ist eine Verteilerkappe mit den Anschlüssen für die Hochspannungsleitungen und den Festelektroden montiert. An der Innenseite der Verteilerkappe ist eine Zündspule befestigt, die durch eine Zentralelektrode mit der Umlaufelektrode des Verteilerläufers in Kontakt steht. Bei dieser bekannten Ausführung ist die Zündspule ausschließlich an der Verteilerkappe befestigt und weist keine zusätzliche Abstützung gegenüber dem Verteilergehäuse auf.

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 4 129 107, den nicht geprüften JP-Patentveröffentlichungen 55-78 176 und 56-104 162 sowie der nicht geprüften JP-GM-Veröffentlichung 61-183 475 beschrieben. Bei diesen konventionellen Zündverteilern wird eine zentrale Elektrode, die auf einem zentralen elektrisch leitfähigen Teil einer Rotorelektrode gleitet, durch Schwingungen der zentralen Elektrode beim Gebrauch der Brennkraftmaschine Verschleiß ausgesetzt, so daß die zentrale Elektrode eine kurze Lebensdauer aufweist. Außerdem vibriert insbesondere bei hohen Temperaturen im Motorraum die die Zündspule aufnehmende Verteilerkappe stark.

Bei einem aus der EP-0 339 892 A2 bekannten Zündverteiler sitzt die Zündspule auf einem Eisenkern, der unterhalb des Verteilerläufers direkt am Verteilergehäuse fixiert ist. Der Eisenkern ist entweder ringförmig ausgebildet und direkt an das Verteilergehäuse angeschraubt oder wird über Haltebleche am Verteilergehäuse befestigt. In der Verteilerkappe sitzt eine Mittelelektrode, die in Kontakt mit der umlaufenden Elektrode des Verteilerläufers steht. Die Zündspule ist über eine in der Verteilerkappe eingebettete Spannungszuführung mit der Mittelelektrode verbunden. Die Mittelelektrode ist in der Verteilerkappe integriert und weist gegenüber dem Verteilergehäuse keine weitere Abstützung auf.

In der DE-OS 23 14 460 ist eine Zündverteilerkappe offenbart, die zur Vermeidung von Störwellen von einer zusätzlichen Umhüllung aus einem elektrisch leitenden Kunststoff umgeben ist.

Die US-PS 4 300 519 betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung einer Zündspule an einer Brennkraftmaschine, die über elastische Elemente miteinander verbundene Winkelhalterungen aufweist. Diese Vorrichtung soll verhindern, daß die Schwingungen der Brennkraftmaschine auf die Zündspule übertragen werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Zündverteilers, bei dem unerwünschte Relativbewegungen zwischen der Zentralelektrode der Zündspule und der Umlaufelektrode des Verteilerläufers vermieden und der Verschleiß der Zentralelektrode verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Zündverteiler ist die Zündspule von einem Teil gehalten, dessen Eigenschwingfrequenz größer als eine Verbrennungsfrequenz der Brennkraftmaschine ist. Der Wärmeelastizitätskoeffizient des die Zündspule tragenden Teils kann kleiner als der Wärmeelastizitätskoeffizient einer eine Umlaufelektrode und eine Zentralelektrode umschließenden Kappe sein, so daß bei hoher Temperatur die Steifigkeit des die Zündspule tragenden Teils größer als die Steifigkeit der Kappe ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des die Zündspule tragenden Teils kann kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kappe sein. Wenn die Eigenschwingfrequenz des die Zündspule tragenden Teils größer als die Verbrennungsfrequenz der Maschine ist, wird das in Kontakt mit der Umlaufelektrode stehende Ende der Zentralelektrode durch die Schwingung der Zündspule nicht in Radialrichtung auf der Umlaufelektrode bewegt, so daß ein Verschleiß der Zentralelektrode verringert wird. Wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient des die Zündspule tragenden Teils kleiner als derjenige der Verteilerkappe ist, welche die Rotorelektrode und die Zentralelektrode umgibt, ist die Zündspule auch bei hohen Temperaturen sicher gehalten.

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

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 Zündspulenhalterungen in perspektivischer Ansicht;

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 angeordnet. Ein Signalrotor 3 und ein Verteilerläufer 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 in der Verteilerkappe 6 integriert. 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 Verteilerläufer 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 Umlaufelektrode 41 am Verteilerläufer 4 durch eine zentrale Elektrode 15 und einen in der Mitte der Umlaufelek­ trode 41 angeordneten freiliegenden leitenden Teil zuge­ führt, wobei die Umlaufelektrode 41 auf dem Verteilerläufer 4 angeordnet ist und mit der zentralen Elektrode 15 in Kon­ takt liegt. Die Hochspannung erzeugt Zündfunken an Funken­ strecken 42 zwischen der Umlaufelektrode 41 und verteiler­ kappenseitigen Elektroden 61, die der Umlaufelektrode 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 erfaßt wird, wenn ein Schwingungserreger 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 Umlaufelektrode 41 auch dann, wenn ein radialer Abstand zwischen dem Me­ tallblech 8 und der Umlaufelektrode 41 klein ist.

Wenn das Metallblech 8 becherförmig ist, so daß es die Zündfunkenbereiche zwischen der Umlaufelektrode 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 Stützkörper 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 Stützkörper 83 des Metallblechs 8 aus schmalen Beinen bestehen, zwischen denen Material ausge­ schnitten ist, wie Fig. 4 zeigt. Der Stützkörper 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 Umlaufelektrode 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 Umlaufelektrode 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 (11)

1. Zündverteiler für Brennkraftmaschinen mit

• - einem Verteilerläufer (4), der eine Umlaufelektrode (41) aufweist und drehfest an einer in einem Verteilergehäuse (2) drehbar gelagerten Welle (1) angeordnet ist,
• - einer über dem Verteilerläufer (4) angeordneten Zündspule (10, 11), die durch eine Zentralelektrode (15) mit der Umlaufelektrode (41) des Verteilerläufers (4) in Kontakt steht und
• - einer auf dem Verteilergehäuse (2) befestigten Verteilerkappe (6), in der mehrere der Umlaufelektrode (41) zugewandte Festelektroden (61) angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Verteilerkappe (6) eine Zündspulenhalterung (8) aus Metall angeordnet ist, deren unteres Ende am Verteilergehäuse (2) befestigt ist und deren oberes Ende die Zündspule (10, 11) haltert.

2. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspulenhalterung (8) die Form eines Napfes aufweist, der einen im wesentlichen hohlzylindrischen entlang der Seitenwand der Verteilerkappe (6) verlaufenden Stützkörper (83), einen am unteren Ende des Stützkörpers (83) angeformten Flansch (84) zur Befestigung des Napfes am Verteilergehäuse (2) und einen Boden am oberen Ende des Stützkörpers (83) hat, der Bohrungen (80) zur Halterung der Zündspule (10, 11) aufweist.

3. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspulenhalterung (8) mehrere voneinander beabstandete Stützkörper (83) aufweist, die am oberen und unteren Ende jeweils horizontal abgewinkelt sind, wobei die unteren horizontal abgewinkelten Enden (84) am Verteilergehäuse (2) befestigt sind und die oberen horizontal abgewinkelten Enden Bohrungen (80) zur Halterung der Zündspule (10, 11) aufweisen.

4. Zündverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewinkelten oberen Enden der Stützkörper (83) über Stege miteinander verbunden sind.

5. Zündverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Zündspulenhalterung (8) gemeinsam mit der Verteilerkappe (6) am Gehäuse (2) befestigt ist.

6. Zündverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Zündspulenhalterung (8) gemeinsam mit der Zündspule (10, 11) an der Verteilerkappe (6) befestigt ist.

7. Zündverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspulenhalterung (8) in die aus Kunstharz bestehende Verteilerkappe (6) integriert ist.

8. Zündverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspulenhalterung (8) an der Außenseite der Verteilerkappe (6) angeordnet ist.

9. Zündverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspulenhalterung (8) an der Innenseite der Verteilerkappe (6) angeordnet ist.

10. Zündverteiler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zündspule (10, 11) und einer Isolationsabdeckung (20) auf dem Verteilergehäuse (2) eine Dichtung (30) angeordnet ist.