DE4328089A1 - Zündspuleneinheit für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren zu ihrer Hestellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündspuleneinheit für einen Verbrennungsmotor und sie betrifft im einzelnen eine solche Zündspuleneinheit, bei der die Zündspule und ein Leistungsschalter zum Steuern eines Primärstroms durch die Zündspule integral zu einer Einheit verbunden sind.

Fig. 4 ist ein elektrischer Schaltplan einer bekannten Zündspuleneinheit für einen Verbrennungsmotor. Die Zündspuleneinheit umfaßt eine Zündspule A mit einer Primärwicklung 2 und einer Sekundärwicklung 6 und einen Leistungsschalter B, der mehrere elektrische und elektronische Bauteile aufweist. Aus Fig. 4 geht ebenfalls hervor, daß mit der Zündspuleneinheit sowohl eine elektrische Stromquelle C als auch eine Zündsignalsteuerung D verbunden sind.

Der Leistungsschalter B umfaßt einen Leistungstransistor 1 zum Schalten eines Primärstromes, der durch die Primärwicklung 2 der Zündspule A fließt, eine Strombegrenzungsschaltung 4 und eine Stromnachweisschaltung 3 zum Nachweisen einer Potentialdifferenz, die durch den Primärstrom erzeugt wird und zum Übertragen eines Primärstrom-Steuersignals zu der Strombegrenzungsschaltung 4.

Fig. 5 ist eine Vorderansicht der bekannten Zündspuleneinheit, bevor sie mit einem isolierenden Kunststoff gefüllt wird und Fig. 6 ist eine geschnittene Seitenansicht der Zündspuleneinheit gemäß Fig. 5, wobei die Zündspule A und der Leistungsschalter B integral miteinander kombiniert sind. In den Fig. 5 und 6 ist die Sekundärwicklung der Zündspule A innerhalb eines Gehäuses 5 angeordnet und konzentrisch um die Primärwicklung 2 der Zündspule A und um einen Eisenkern 7 herumgewickelt. Die Zündspule A ist auf diese Weise aus der Primärwicklung 2, der Sekundärwicklung 6 und dem Eisenkern 7 zusammengesetzt. Der Eisenkern 7 ist ein im wesentlichen C-förmiges Teil mit einem Paar von im wesentlichen U-förmigen Teilen, die am Ende eines der Schenkel des U in einander gegenüberliegender Stellung zusammengeschweißt sind. Zwischen den einander gegenüberliegenden Schenkeln der U-förmigen Teile wird ein Luftspalt 7a gebildet. Ein Schenkel 7b jedes U-förmigen Teiles ist viel länger als der andere Schenkel 7c und der Luftspalt 7a ist in bezug auf die Zündspule A nicht mittig angeordnet. Im Gehäuse 5 ist ein Wärmeverteilungsblech 22 angeordnet, das beispielsweise aus Aluminium besteht und an diesem Wärmeverteilungsblech 22 ist ein umhüllter Leistungsschalter 23 angebracht, der in sich den Leistungsschalter B aufweist. Der umhüllte Leistungsschalter 23 umfaßt einen Kunststoff 23a, der mit Hilfe eines Spritzvorganges den Leistungsschalter B hermetisch abdichtet und zu einem einzigen, einheitlichen Teil umhüllt. Innerhalb des Gehäuses 5 ist eine Steckverbindung 8 mit angespritzt. Wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, ist in das Gehäuse 5 ein elektrisch isolierender Kunststoff 9 eingefüllt worden.

Wie dies aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, hat die Steckverbindung 8 mehrere Steckanschlüsse 11, 13, 15 und 18. Der erste Steckanschluß 11 ist elektrisch mit einer Masseleitung 10 der Sekundärwicklung verbunden und der zweite Steckanschluß 13 ist durch eine Stromleitung 12 mit einem Ende der Primärwicklung 2 elektrisch verbunden. Der dritte Steckanschluß 15 ist über eine Steuersignalleitung 14 mit einem Basisanschluß 16 des Leistungstransistors (siehe Fig. 4) im Leistungsschalter B innerhalb des umhüllten Leistungsschalters 23 verbunden. Der vierte Steckanschluß 18 ist über eine Masseleitung 17 elektrisch mit dem Masseanschluß 19 des Leistungsschalters B verbunden. Ein Kollektoranschluß 21 des Leistungstransistors 1 ist über eine Kollektorleitung 20 elektrisch mit dem anderen Ende der Primärwicklung 2 verbunden.

Bei der bekannten, oben beschriebenen Zündspuleneinheit fließt der Primärstrom der Primärwicklung 2 durch die Stromnachweisschaltung 3, wo das Stromniveau als Potentialdifferenz nachgewiesen wird, aufgrund dessen ein Steuersignal an die Strombegrenzungsschaltung 4 abgesandt wird. Die Strombegrenzungsschaltung 4 steuert anhand dieses Steuersignals den Primärstrom, der durch die Primärwicklung 2 der Zündspule A fließt. Auf diesen Primärstrom hin, der durch die Primärwicklung 2 fließt, wird in der Sekundärwicklung 6 der Zündspule A eine Hochspannung erzeugt, die an einen nicht dargestellten Zündverteiler weitergeleitet wird.

Bei der bekannten Zündspuleneinheit, wie sie oben beschrieben worden ist, müssen die elektrischen Verbindungen, wie zum Beispiel die Verbindungen der Steckanschlüsse 11, 13, 15 und 18 der Steckverbindung 8, der Primär- und Sekundärwicklungen 2, 6 der Zündspule A und des Leistungsschalters B durch getrennte, elektrische Leitungen 10, 12, 14, 17 und 20 innerhalb des begrenzten Raumes des Gehäuses 5 durchgeführt werden, nachdem der umhüllte Leistungsschalter 23 und die Primär- und Sekundärwicklung 2, 6 im Gehäuse befestigt worden sind. Aus diesem Grunde kann die Zündspuleneinheit nicht leicht und schnell montiert werden und diese Verbindungsteile können manchmal nicht eng und korrekt angeschlossen werden und ferner können sie leicht beschädigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Zündspuleneinheit für einen Verbrennungsmotor anzugeben, der von den oben erwähnten Problemen bei der bekannten Zündspuleneinheit frei ist. Darüber hinaus soll sie leicht montierbar und zuverlässig sein. Die Verbindungsvorgänge zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter sollen schließlich einfach sein.

Zum Lösen dieser Aufgabe umfaßt die Zündspuleneinheit nach der vorliegenden Erfindung eine Spulenanordnung mit einer Zündspule, einem Leistungsschalter, der mehrere elektrische und elektronische Bauteile zum Unterbrechen eines elektrischen Stromes enthält, der durch die Zündspule fließt sowie einen Anschluß zum elektrischen Verbinden der Spulenanordnung mit einem äußeren Schaltkreis sowie einen elektrisch isolierenden, eingespritzten Kunststoff, der um die Spulenanordnung herum angeordnet ist, um in sich die Spulenanordnung abzustützen. Die Zündspule, der Leistungsschalter und der Verbindungsanschluß sind ferner in der Spulenanordnung mechanisch miteinander verbunden.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Herstellen einer Spuleneinheit mit den Schritten:
Vorbereiten einer Zündspule und eines Leistungsschalters, der seinerseits mehrere elektrische und elektronische Bauteile zum Unterbrechen eines elektrischen Stromes enthält, der durch die Zündspule fließt;
Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Leistungsschalter und der Zündspule zu einer Spuleneinheit; und
Einspritzen eines elektrisch isolierenden Kunststoffes um die Spulenanordnung herum, um diese in dem Kunststoff hermetisch abzudichten und abzustützen.

Das Verfahren umfaßt ferner den Verfahrensschritt des mechanischen Verbindens der Zündspule mit dem Leistungsschalter.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Ausführungsform der Zündspuleneinheit der Erfindung darstellt;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Zündspuleneinheit nach Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Zündspuleneinheit;

Fig. 4 ist ein Schaltbild einer bekannten Zündspuleneinheit, bei der die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

Fig. 5 ist eine Vorderansicht einer bekannten Zündspuleneinheit, bevor diese mit einem Füllkunststoff ausgefüllt worden ist; und

Fig. 6 ist eine Schnittansicht der in Fig. 5 dargestellten, bekannten Zündspuleneinheit.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer Zündspuleneinheit nach der vorliegenden Erfindung dargestellt, die einen elektrisch isolierenden Spritzkunststoff 50 und eine Spulenanordnung 55 zeigt, die innerhalb des Spritzkunststoffs 50 angeordnet ist.

Die Spulenanordnung 55 setzt sich aus einer Zündspule A und einem Leistungsschalter 30 zusammen, die mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist; dabei stellt die Fig. 3 eine Schnittansicht der Zündspuleneinheit dar. Der Leistungsschalter 30 umfaßt mehrere, nicht dargestellte elektrische und elektronische Bauteile, die den Leistungsschalter-Schaltkreis B bilden, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, einschließlich des Leistungstransistors 1 und der Strombegrenzungsschaltung 4 und dergleichen. Der Leistungsschalter 30 enthält zum hermetischen Abdichten der in ihm enthaltenen elektrischen und elektronischen Bauteile ebenfalls einen Spritzkunststoff. Bei dieser Ausführungsform wird der Leistungsschalter 30 zunächst mit dem Kunststoff umspritzt, das heißt, es wird ein umhüllter Leistungsschalter 30 verwendet, wie er in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist. Die Zündspule A hat eine Primärwicklung 2 und eine Sekundärwicklung 6, die konzentrisch um die Primärwicklung 2 herumgewickelt ist.

In die Primärwicklung 2 ist ein Eisenkern 7 eingeschoben und der im wesentlichen C-förmige Eisenkern 7 hat ein Paar von im wesentlichen U-förmigen Teilen 70, 71, die an einem Ende der Schenkel des U in einer Lage miteinander verschweißt sind, in der sie einander gegenüberliegen. Wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein Schenkel 7b des Eisenkernes 7 viel länger als der andere Schenkel 7c und ein Luftspalt 7a zwischen den Schenkeln 7b und 7c liegt in bezug auf die Zündspule A nicht mittig, sondern nahe an einem der axialen Enden der Zündspule A. Da der umhüllte Leistungsschalter 30 vom Luftspalt 7a relativ weit entfernt ist, beeinflußt Wärme, die am Luftspalt 7a erzeugt wird, den umhüllten Leistungsschalter 30 nicht.

Wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, ist der umhüllte Leistungsschalter 30 an einem Halter 35 befestigt und mit Hilfe eines Paares von Tragblechen 36 abgestützt, die sich vom Boden des Halters 35 aus längs einander gegenüberliegenden Seitenflächen des umhüllten Leistungsschalters 30 aus nach oben erstrecken. Zwischen dem umhüllten Leistungsschalter 30 und dem Halter 35 befindet sich ein wärmeverteilendes Blech 34, das beispielsweise aus Aluminium besteht und das am umhüllten Leistungsschalter 30 angebracht ist. Wenn dies notwendig erscheint, dann kann der umhüllte Leistungsschalter 30 mit Hilfe einer Abdeckung 30a, beispielsweise mit einem Silikonblatt, abgedeckt werden, um den Leistungsschalter gegen eine Spannung zu schützen, die zwischen diesen Teilen entstehen könnte und diese Spannung zu absorbieren. Der umhüllte Leistungsschalter 30 hat einen Basisanschluß 31, einen Masseanschluß 32 und einen Kollektoranschluß 33, die sich aus dem Spritzkunststoff des umhüllten Leistungsschalters 30 heraus nach außen erstrecken und die durch Trennwände 37, die am Halter 35 vorgesehen sind, voneinander getrennt sind. Die Trennwände 37 erstrecken sich vom Halter 35 aus parallel zu den Anschlüssen 31, 32 und 33.

Am Gehäuse 50 ist gemäß Fig. 2 eine Steckverbindung 8 integral angespritzt. Die Steckverbindung 8 hat mehrere Steckanschlüsse 40, 41, 42, 43 und 44. Die erste Steckverbindung 40 ist mit einem Ende der Sekundärwicklung 6 elektrisch verbunden und der zweite Steckanschluß 41 ist mit einem Ende der Primärwicklung 2 elektrisch verbunden; der dritte Steckanschluß 42 ist mit dem Basisanschluß 31 des umhüllten Leistungsschalters 30 elektrisch verbunden. Der vierte Steckanschluß 43 ist mit dem Masseanschluß 32 des umhüllten Leistungsschalters 30 elektrisch verbunden. Der Anschluß 44 verbindet den Kollektoranschluß 33 des umhüllten Leistungsschalters 30 elektrisch mit dem anderen Ende der Primärwicklung 2. Wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein zweiter Anschluß 45 mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung 6 elektrisch verbunden, um Hochspannung, die in der Sekundärwicklung 6 erzeugt worden ist, einem nicht dargestellten Zündverteiler zuzuleiten. Der Zweitanschluß 45 umfaßt ein äußeres Gehäuse 45a, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, das durch einen Spritzgießvorgang gleichzeitig dann hergestellt werden kann, wenn das Gehäuse 50 spritzgegossen wird. Auf diese Weise werden der umhüllte Leistungsschalter 30 und die Zündspule A elektrisch miteinander über dies Anschlüsse verbunden.

Gemäß Fig. 1 hat der Halter ein ausgeschnittenes Kupplungsteil 46 zum Aufnehmen eines Vorsprunges 47, der an der Zündspule A vorgesehen ist. Der Vorsprung hat einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt und paßt eng in den ausgeschnittenen Kupplungsteil so hinein, daß eine relativ feste, mechanische Verbindung zwischen dem Halter 35 und der Zündspule A erreicht wird. Auf diese Weise sind die Zündspule A und der umhüllte Leistungsschalter 30 über den Halter 35 mechanisch miteinander verbunden.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen, oben beschriebenen Zündspuleneinheit werden zunächst der umhüllte Leistungsschalter 30 und die Zündspule A mechanisch miteinander mit Hilfe des ausgeschnittenen Kupplungsteils 46 des Halters 35 und des Vorsprunges 47 der Zündspule A verbunden. Als nächstes werden die Anschlüsse 31, 32 und 33 des umhüllten Leistungsschalters 30, die Primär- und Sekundärwicklungen 2, 6 der Zündspule A, die Steckanschlüsse 40, 41, 42, 43 und 44 und der Zweitanschluß 45 elektrisch miteinander verbunden, um die Spulenanordnung 55 zu montieren, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die vereinigte Spuleneinheit 55 wird in einer nicht dargestellten Spritzform angeordnet und in geeigneter Weise so abgestützt, daß ein elektrisch isolierender Kunststoff 55 rund um die Spulenanordnung 55 eingespritzt werden kann. Der eingespritzte Kunststoff 50 wird zu einer Form ausgebildet, die dem Gehäuse 5 der Einheit gemäß den Fig. 5 und 6 entspricht und enthält einen Hauptkörperteil, der die Zündspule A und den Leistungsschalter 30 aufnimmt, einen Anschlußteil, der die Steckverbindung 8 zu einer äußeren Verbindung und einen turmförmigen Teil umfaßt, der den Zweitanschluß 45 bildet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Da bei der Zündspuleneinheit nach der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben worden ist, der umhüllte Leistungsschalter mit der Zündspule A über Anschlüsse verbunden und mechanisch zu der Spulenanordnung 55 montiert wird, bevor sie mit dem Kunststoff 50 umspritzt werden, können alle elektrischen Verbindungen zwischen diesen Teilen sehr leicht durchgeführt werden. Die elektrischen Verbindungsvorgänge zwischen diesen Teilen werden auf diese Weise sehr einfach und die Verbindungsabschnitte können ordnungsgemäß und eng verbunden werden. Aus diesem Grunde kann die Zündspuleneinheit nach der vorliegenden Erfindung leicht und zuverlässig montiert werden. Darüber hinaus sind die Verbindungsvorgänge sehr wirtschaftlich.

Claims (10)

1. Zündspuleneinheit für einen Verbrennungsmotor mit
einer Spulenanordnung (50) mit einer Zündspule (A),
einem Leistungsschalter (30), der mehrere elektrische und elektronische Bauteile zum Unterbrechen eines elektrischen Stromes enthält, der durch die Zündspule (A) fließt sowie einen Anschluß (8) zum elektrischen Verbinden der Spulenanordnung (55) mit einem äußeren Schaltkreis; und
einem elektrisch isolierenden Spritzkunststoff (50), der um die Spulenanordnung (55) herum angeordnet ist, um sie in sich abzustützen.

2. Zündspuleneinheit nach Anspruch 1, wobei die Zündspule (A), der Leistungsschalter (30) und die Steckverbindung (8) mechanisch zu der Spulenanordnung (55) verbunden sind.

3. Zündspuleneinheit nach Anspruch 1, wobei die Spuleneinheit (55) ferner eine Steckverbindung hat, die mehrere Steckanschlüsse (11, 13, 15, 18) aufweist, die sowohl mit dem Leistungsschalter (30) als auch mit der Zündspule (A) verbunden sind.

4. Zündspuleneinheit nach Anspruch 1, wobei der Leistungsschalter (30) eine Kunststoffumhüllung (50) aufweist, in der die elektrischen und elektronischen Bauteile des Leistungsschalters (30) hermetisch abgedichtet sind.

5. Zündspuleneinheit nach Anspruch 1, wobei der Leistungsschalter (30) ferner einen Halter (35) umfaßt, der am Leistungsschalter (30) befestigt ist und der der mechanischen Verbindung des Leistungsschalters (30) und der Zündspule (A) mit Hilfe der zwischen ihnen vorgesehenen Befestigungsmittel dient.

6. Zündspulenanordnung nach Anspruch 5, wobei die Befestigungsmittel aus folgenden Teilen bestehen:
einem Einschubteil (47), das an der Zündspule (A) vorgesehen ist,
einem Aufnahmeteil, das am Halter (35) zum Aufnehmen des Einschubteiles (47) vorgesehen ist;
wobei das Einschubteil und das Aufnahmeteil ineinanderpassen.

7. Verfahren zum Herstellen einer Zündspuleneinheit mit Hilfe der folgenden Verfahrensschritte:
Vorbereiten einer Zündspule (A) und eines Leistungsschalters (30), der seinerseits mehrere elektrische und elektronische Bauteile zum Unterbrechen eines elektrischen Stromes enthält, der durch die Zündspule (A) fließt;
Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Leistungsschalter (30) und der Zündspule (A) zu einer Spuleneinheit (55); und
Einspritzen eines elektrisch isolierenden Kunststoffes (50) um die Spulenanordnung (50) herum, um diese in dem Kunststoff hermetisch abzudichten und abzustützen.

8. Verfahren nach Anspruch 7 mit dem weiteren Verfahrensschritt des mechanischen Verbindens der Zündspule (A) und des Leistungsschalters (30) miteinander.

9. Verfahren zum Herstellen einer Zündspuleneinheit nach Anspruch 7, wobei der Leistungsschalter (30) mit der Zündspule (A) über eine Steckverbindung (8) verbunden ist, die mehrere Steckanschlüsse (11, 13, 15, 18) aufweist.

10. Verfahren zum Herstellen einer Zündspuleneinheit nach Anspruch 7, wobei der Leistungsschalter (30) mit der Zündspule (A) mechanisch über einen Halter (35) verbunden ist, der am Leistungsschalter (30) mit Hilfe von Befestigungsmitteln (46, 47) verbunden ist, die am Halter (35) und an der Zündspule (A) vorgesehen sind.