DE4132153A1 - Zuendspuleinheit fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündspuleneinheit für einen Verbrennungsmotor, insbesondere auf eine Zündspuleneinheit solcher Art, bei der eine Zündspule und ein Leistungsschalter zur Steuerung eines durch die Zündspule fließenden Primärstromes in einer einstückigen Einheit kombiniert sind.

Fig. 6 stellt das elektrische Schaltbild einer bekannten Zündspuleneinheit für einen Verbrennungsmotor dar. Die Zündspuleneinheit umfaßt eine Zündspule A, bestehend aus einer Primärspule 2 und einer Sekundärspule 7, sowie eine Schaltung des Leistungsschalters B, bestehend aus einer Vielzahl elektrischer und elektronischer Schaltungskomponenten. Wie Fig. 6 zeigt, sind eine elektrische Versorgungsquelle C und eine Zündsignalsteuerschaltung D mit der Zündspuleneinheit verbunden.

Die Schaltung des Leistungsschalters B weist einen Leistungstransistor 1 zum Schalten des durch die Primärwicklung 2 und die Zündspule A fließenden Primärstromes, eine Strombegrenzungsschaltung 4 und eine Stromerfassungsschaltung zur Erfassung der durch den Primärstrom erzeugten Potentialdifferenz sowie zur Übertragung eines Primärstromsteuersignals an die Steuerbegrenzungsschaltung 4 auf.

Fig. 7 stellt eine geschnittene Seitenansicht einer herkömmlichen Zündspuleneinheit dar, bei der die Zündspule A und die Schaltung des Leistungsschalters B einstückig zusammengefaßt sind, während Fig. 8 eine Vorderansicht der in Fig. 7 dargestellten Zündspuleneinheit wiedergibt, bevor sie mit Isolierharz gefüllt wird. In den Fig. 7 und 8 bezeichnen die Bezugszeichen: 5 - ein Gehäuse; 7 - die Sekundärspule, die im Gehäuse 5 angeordnet und konzentrisch um die Primärspule gewickelt ist; und 8 - einen Eisenkern. Der Eisenkern 8 besteht im wesentlichen aus einem C-förmigen Bauteil, bei dem ein Paar von im wesentlichen U-förmigen Elementen an einem Ende eines der Schenkel des "U" verschweißt sind, und zwar in Oppositionslage. Ein Luftspalt 8a ist zwischen den anderen Enden der Schenkel des "U" definiert. Weiter bezeichnen die Bezugszeichen: 9 - eine wärmeabgebende Platte aus Aluminium, die am Gehäuse 5 befestigt ist, wobei die wärmeabgebende Platte 9 über eine elektrisch isolierende Platte 10 den Leistungstransistor 1 und die Strombegrenzungsschaltung 4 anschließt; 11 - ein Silikonharz, das den Leistungstransistor 1 und die Strombegrenzungsschaltung 4 zu deren Schutz und zur Verbesserung der Wärmeabfuhr hermetisch einbettet; 12 - eine integral mit dem Gehäuse 5 vergossene Steckdose; 13 - einen Deckel zum hermetischen Verschließen eines Leistungsschalterhohlraumes, um die Wasserdichtheit der Schaltung des Leistungsschalters mit dem Leistungstransistor 1 und der Strombegrenzungsschaltung 4 zu gewährleisten; und 15 - ein elektrisch isolierendes Harz, das in das Gehäuse 5 eingefüllt ist.

Weiter bezeichnen die Bezugszeichen: 16 - eine geerdete Sekundärspule zum Anschließen einer ersten Steckdosenklemme 17 und eines Endes der Sekundärspule 7; 18 - eine Versorgungsleitung zum Anschließen an eine zweite Steckdosenklemme 19 sowie an ein Ende der Primärspule 2; 20 - eine Steuersignalleitung zum Anschließen einer dritten Steckdosenklemme 21 sowie einer Basisklemme 22 für den Leistungstransistor 1; 23 - eine Erdleitung zum Anschließen einer vierten Steckdosenklemme 24 sowie einer Strombegrenzungsschaltungsklemme 25 der Strombegrenzungsschaltung 4; und 26 - eine Kollektorleitung zum Anschließen der Kollektorklemme 27 des Leistungstransistors 1 sowie des anderen Endes der Primärspule 2. Die Steuersignalleitung 20, die Erdleitung 23 und die Kollektorleitung 26 erstrecken sich für den Anschluß jeweils an die Basisklemme 22, die Strombegrenzungsschaltungsklemme 25 und die Kollektorklemme 27 innerhalb des Leistungsschalterhohlraumes 14 durch das Gehäuse 5.

Bei der beschriebenen herkömmlichen Zündspuleneinheit fließt der Primärstrom der Primärspule 2 durch die Stromerfassungsschaltung 3, in welcher der Strompegel als Potentialdifferenz erfaßt wird, woraufhin ein Steuersignal an die Strombegrenzungsschaltung 4 geliefert wird. Die Strombegrenzungsschaltung 4 steuert entsprechend diesem Steuersignal den durch die Primärspule 2 der Zündspule A fließenden Primärstrom. Als Antwort auf diesen durch die Primärspule 2 fließenden Primärstrom wird in der Sekundärspule 2 der Zündspule A eine an einen (nicht dargestellten) Verteiler zu liefernde hohe Spannung erzeugt.

Bei der beschriebenen herkömmlichen Zündspuleneinheit müssen die Schaltungskomponenten, bestehend aus dem Leistungstransistor 1 und der Strombegrenzungsschaltung 4 mit großer Sorgfalt über die Isolierplatte 10 und an der wärmeabgebenden Platte 9 befestigt werden, damit der Leistungstransistor 1 und die Strombegrenzungsschaltung 4 als elektronische Komponenten nicht zerstört werden. Um den Leistungstransistor 1 und die Strombegrenzungsschaltung 4 zu deren Schutz mit Kunstharz 11 zu bedecken, muß weiter der Leistungsschalterhohlraum 14 im Gehäuse 5 vorgesehen werden, was die weitere Verkleinerung der Abmessungen der Zündspuleneinheit verhindert.

Da ferner die Schaltung des Leistungsschalters B im Hinblick auf Kompaktheit relativ dicht an der Zündspule A angeordnet ist, kann die Schaltung des Leistungsschalters B elektrisch durch die Zündspule A beeinträchtigt und irrtümlicherweise betätigt werden.

Da außerdem der Eisenkern 8 ein im wesentlichen C-förmiges Bauteil mit einem kleinen Spalt 8a innerhalb der Zündspule A ist, fällt der Abstand zwischen dem Luftspalt 8a und der Schaltung des Leistungsschalters B klein aus. Infolgedessen ist die Schaltung des Leistungsschalters B der Wärme ausgesetzt, die im Bereich des Luftspaltes 8a erzeugt wird, wobei dort wegen des großen magnetischen Widerstandes eine relativ große Wärmemenge produziert wird.

Schließlich kann trotz des vorgesehenen Eisenkerns 8 ein von der Zündspule A ausgehender magnetischer Streufluß die Schaltung B des Leistungsschalters beeinflußen und die irrtümliche Betätigung des Leistungsschalters verursachen.

Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine einfache und leicht zu montierende Zündspuleneinheit zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer zuverlässigen Zündspuleneinheit.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Zündspuleneinheit, bei der die Schaltung des Leistungsschalters durch die Zündspule nicht elektrisch beeinflußt und irrtümlich betätigt wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Zündspuleneinheit, bei der die Schaltung des Leistungsschalters nicht der vom Luftspalt des Eisenkerns erzeugten Wärme ausgesetzt ist. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Zündspuleneinheit, bei der die Schaltung des Leistungsschalters nicht durch den von der Zündspule ausgehenden magnetischen Streufluß beeinflußt wird.

Im Hinblick auf die vorgenannten Ziele besteht die vorliegende Erfindung in einer Zündspuleneinheit, die einen Eisenkern, eine Zündspule mit einer um den Eisenkern angeordneten Primärspule, sowie eine Sekundärspule umfaßt, die in elektromagnetischer Kopplungsbeziehung mit der Primärspule um den Eisenkern angeordnet ist. Eine Kompaktleistungsschalterschaltung mit einer Vielzahl von elektrischen und elektronischen Komponenten mit einem Schaltelement und einem Gießharz ist vorgesehen, das die Komponenten hermetisch einbettet und in ein Einheitseinzelstück kompaktiert, wobei die Schaltung elektrisch zur Steuerung des durch die Primärspule fließenden elektrischen Stromes an die Zündspule angeschlossen ist. Weiter ist ein elektrisch isolierendes Gehäuse zur Halterung und Umschließung der Zündspule und der Kompaktleistungsschalterschaltung vorgesehen.

Die Erfindung geht aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor. Der wesentliche Gegenstand der Zeichnungen ist folgender:

Fig. 1 stellt eine geschnittene Seitenansicht der Zündspuleneinheit für einen Verbrennungsmotor als eine der Ausführungsformen der Erfindung dar;

Fig. 2 stellt eine Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten Zündspuleneinheit dar, wobei sie den Zustand vor dem Einbringen eines Füllharzes wiedergibt;

Fig. 3 stellt eine geschnittene Seitenansicht der Zündspuleneinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dar;

Fig. 4 stellt eine Vorderansicht der in Fig. 3 dargestellten Zündspuleneinheit dar, wobei sie den Zustand vor dem Einbringen eines Füllharzes wiedergibt;

Fig. 5 stellt eine geschnittene Seitenansicht der Zündspuleneinheit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;

Fig. 6 stellt das Schaltbild einer Zündspuleneinheit dar, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

Fig. 7 stellt eine geschnittene Seitenansicht einer herkömmlichen Zündspuleneinheit dar, bei der die Zündspule und die Schaltung des Leistungsschalters in eine einstückige Struktur einbezogen sind; und

Fig. 8 stellt eine Vorderansicht der in Fig. 7 dargestellten Zündspuleneinheit dar, wobei sie den Zustand vor dem Einbringen eines Füllharzes wiedergibt.

Die Fig. 1 und 2 stellen eine Zündspuleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung dar, die folgende Komponenten aufweist: ein elektrisch isolierendes Gehäuse 31, einen Eisenkern 8, eine Zündspule A, welche um den Eisenkern 8 gewickelt ist, eine Kompaktleistungsschalterschaltung E, welche auf der Zündspule A angeordnet ist, ein elektrisch isolierendes Gehäuse 31, welches die Zündspule A, die Schaltung E und einen Teil des Eisenkerns 8 aufnimmt, und eine elektrische Anschlußdose 12 für den Außenanschluß.

Das Gehäuse 31 weist eine Außenwand 31a, die einen Innenraum begrenzt, und eine innere Trennwand 31b auf, die den innerhalb der Außenwand 31a befindlichen Raum in einen Spulenhohlraum 31c zur Unterbringung der Zündspule A und einen Schalterhohlraum 31d zur Aufnahme der Schaltung E des Leistungsschalters unterteilt. Das Gehäuse 31 haltert zwei Schenkel des im wesentlichen C-förmigen Eisenkerns 8, wobei zu bemerken ist, daß ein Schenkel 8b des Eisenkernes 8 wesentlich länger als der andere Schenkel 8c ist, so daß sich der zwischen den Schenkeln 8b und 8c befindliche Luftspalt 8a nicht mittig in der Zündspule 8 befindet, sondern sich dicht an einem der Axialenden der Zündspule A liegt. Diese Anordnungsweise ermöglicht die relativ distanzierte Anbringung der Schaltung E des Leistungsschalters relativ zum Luftspalt 8a, so daß die Schaltung E nicht von der im Bereich des Luftspaltes 8a erzeugten Wärme stark beeinflußt wird.

Die Zündspule A ist innerhalb des Spulenhohlraumes 31c des Gehäuses 31 und zugleich um die beiden einander gegenüberstehenden Schenkel 8b und 8c des Eisenkernes 8 angeordnet. Die Zündspule A weist eine um den Eisenkern 8 angeordnete Primärspule 2 und eine um den Eisenkern 8 sowie um die Primärspule 2 angebrachte Sekundärspule 7 auf, wobei sie elektromagnetisch mit der Primärspule 2 gekoppelt ist. Die Zündspule A ist im Füllharz 15 hermetisch eingebettet.

Der Schalterhohlraum 31d des Gehäuses 31 nimmt die Kompaktleistungsschalterschaltung E auf, die vom Füllharz 15 hermetisch eingeschlossen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Kompaktschaltung E des Leistungsschalters eine Vielzahl elektrischer und elektronischer Komponenten F einschließlich eines Schaltelementes von der in Fig. 6 dargestellten Art auf, wobei ein Kunstharz G die Komponenten F in ein Einzeleinheitsstück einbettet und paketiert. Da die verschiedenen elektrischen und elektronischen Komponenten F im Kunstharz G eingekapselt sind, kann die Kompaktleistungsschalterschaltung E als getrenntes Bauteil gehandhabt werden, wobei keine weitere Einschließung erforderlich ist. Die Kompaktschaltung E kann daher, wie sie ist, in den Schalterhohlraum 31d eingesetzt werden. Da die verschiedenen Schaltungskomponenten F weiter in eine kompakte, paketierte Schaltung E eingebracht sind, kann der Schalterhohlraum 31d im Vergleich zu der in den Fig. 7 und 8 dargestellten herkömmlichen Konstruktion klein ausgeführt werden, was zu einem kompakten Gesamtaufbau führt. Weiter kann der Schalterhohlraum 31d innerhalb des einstückigen Gehäuses 31 ausgebildet werden, was die Struktur des Gehäuses 31 vereinfacht und die Anzahl der Montageschritte verringert. Die Schaltung E des Leistungsschalters ist elektrisch durch verschiedene elektrische Leitungsdrähte 16 bis 27 (vgl. Fig. 2) an die Zündspule A zur Steuerung des elektrischen Stromes angeschlossen, der durch die Primärwicklung 2 zur elektrischen Steckdose 12 fließt.

Die Zündspuleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung weist weiter eine wärmeabgebende Platte 30 auf, die mit einem ersten Ende 30a an der paketierten Schaltung E thermisch leitend befestigt ist, während sich das zweite Ende 30b zur Außenseite des Gehäuses 31 hin erstreckt. Wie ersichtlich, ist das erste Ende 30a der wärmeabgebenden Platte 30 zwischen die Zündspule A und die Kompaktschaltung E des Leistungsschalters eingefügt, wobei diese die innere Trennwand 31b zwischen sich einschließen. Die Kompaktschaltung E und die wärmeabgebende Platte 31b können einfach im Hohlraum 31d plaziert oder am Gehäuse 31 bondiert werden. Vorzugsweise können sie aber auch an der Außenwand 31a des Gehäuses 31 befestigt oder gleitend in den Schalterhohlraum 31d eingeführt und darin durch Pressen eingepaßt werden. Das abstehende zweite Ende 30b besitzt eine Abwinklung, auf der eine Vielzahl von Kühlrippen 30c zur Erzielung einer wirksameren Kühlung angebracht sind. Das zweite Ende 30b der wärmeabgebenden Platte 30 ist weiter elektrisch mit dem Eisenkern 8 verbunden. Dies ermöglicht den Schutz der Schaltung E des Leistungsschalters gegen elektrische Beeinflussung durch die Zündspule A, da der Eisenkern 8 durch den Gerätekörper geerdet und im Betrieb elektrisch stabil ist. Die wärmeabgebende Platte 30 besteht aus einem nichtmagnetischen Material mit niedriger Permeabilität, wie beispielsweise Aluminium, so daß der von der Zündspule A ausgehende magnetische Streufluß abgeschirmt wird.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen eine zweite Ausführungsform der Zündspuleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Kompaktschaltung H des Leistungsschalters an der inneren Oberfläche der Außenwand 31a des Gehäuses 31 durch ein wärmeleitendes Bondierungsmittel 34 verbunden, wobei keine wärmeabgebende Platte vorgesehen ist. Bei dieser Ausführung wird die von der Zündspule A erzeugte Wärme daran gehindert, durch Leitung über das Gehäuse 31 zur wärmeempfindlichen Kompaktschaltung H des Leistungsschalters zu gelangen. Der Schalterhohlraum 31d ist mit Harz 15 gefüllt.

Gemäß Fig. 5 ist eine wärmeabgebende Platte 40 zwischen die Gehäuseaußenwand 31a und die Kompaktschaltung H zur effektiveren Wärmeabfuhr von der Außenwand 31a eingefügt. Die Kompaktschaltung E und die wärmeabgebende Platte 40 kann gleitend in den Schalterhohlraum 31d eingeschoben und darin durch Pressen eingepaßt sein.

Claims (12)

1. Zündspuleneinheit, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Komponenten aufweist:
einen Eisenkern;
eine Zündspule mit einer um den Eisenkern angeordneten Primärspule und eine zweite Spule, die um den Eisenkern in einer elektromagnetischen Kopplungsbeziehung mit der Primärspule angeordnet ist;
eine kompakte Schaltung des Leistungsschalters mit einer Vielzahl von elektrischen und elektronischen Komponenten, die ein Schaltelement sowie ein die Komponenten hermetisch abdichtendes und in ein Einheitseinzelstück kompaktierendes Gießharz aufweisen, wobei die Schaltung des Leistungsschalters elektrisch an die Zündspule zur Steuerung eines durch die Primärspule fließenden Stromes angeschlossen ist; und
ein elektrisch isolierendes Gehäuse, das die Zündspule und die Kompaktleistungsschalterschaltung haltert und umschließt.

2. Zündspuleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Außenwand und eine innere Trennwand aufweist, die gemeinsam einen Spulenhohlraum zur Aufnahme der Zündspule sowie einen Schalterhohlraum zur Aufnahme der Kompaktleistungsschalterschaltung definieren, wobei die Kompaktleistungsschalterschaltung im Schalterhohlraum angeordnet ist.

3. Zündspuleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine wärmeabgebende Platte aufweist, die mit einem ersten Ende in thermisch leitender Beziehung an der Kompaktleistungsschalterschaltung befestigt ist, und deren zweites Ende zur Außenseite des Gehäuses hin exponiert ist.

4. Zündspuleneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende der wärmeabgebenden Platte elektrisch mit dem Eisenkern verbunden ist.

5. Zündspuleneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende der wärmeabgebenden Platte zwischen der Zündspule und der Kompaktleistungsschalterschaltung angebracht ist.

6. Zündspuleneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeabgebende Platte aus einem nichtmagnetischen Material mit niedriger Permeabilität besteht.

7. Zündspuleneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeabgebende Platte aus Aluminium besteht.

8. Zündspuleneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende eine Kühlrippe besitzt.

9. Zündspuleneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaktleistungsschalterschaltung mit der Außenwand des Gehäuses im Leistungsschalterhohlraum befestigt ist.

10. Zündspuleneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine wärmeabgebende Platte aufweist, die mit einem ersten Ende in thermisch leitender Beziehung an der Kompaktleistungsschalterschaltung befestigt ist, und deren zweites Ende zur Innenseite des Gehäuses hin exponiert ist, wobei das erste Ende der wärmeabgebenden Platte zwischen der Außenwand des Gehäuses und der Kompaktleistungsschalterschaltung angebracht ist.

11. Zündspuleneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaktleistungsschalterschaltung und das erste Ende der wärmeabgebenden Platte im Leistungsschalterhohlraum durch Einpressen befestigt sind.

12. Zündspuleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern einen Luftspalt besitzt, der sich in einiger Entfernung vom Leistungsschalterelement der Kompaktleistungsschalterschaltung befindet.