DE4411134C2 - Zündspule für Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Zündspule für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Zündspule ist aus der DE 41 23 153 A1 bekannt, in der eine Zündspule mit einer Leistungsschalt-Vorrichtung beschrieben ist. Die Leistungsschalt-Vorrichtung enthält mehrere elektrische und elektronische Bauteile, die thermisch in einem Harz unter Bildung einer einzigen kompakten Einheit abgeschirmt sind, wobei die Einheit in einem eigenen Teilgehäuse des Gehäuses aufgenommen ist. Eine Wärmeabstrahlplatte kann an einem seiner Enden an die Leistungsschalt-Vorrichtung in thermisch leitender Weise verbunden werden und an seinem anderen Ende außerhalb des Gehäuses vorstehen.

Ferner ist in der DE 41 02 145 A1 ein Befestigungsmittel für die Verbindungen einer Zündspule beschrieben. Dieses besteht aus einer Leiterplatte mit mehreren Leitern, die jeweils an ihren Enden in eine Bohrung münden. Jede Bohrung nimmt entweder einen Stift oder einen Anschluß auf, wobei der Stift einen Teil eines elektrischen Kontakts des Endabschnitts einer Primärwicklung darstellt. Durch das Einführen des Stifts in die Bohrung wird ein elektrischer Kontakt mit einem Leiter hergestellt.

In der EP 04 40 395 A1 ist eine Gleichrichtbrücke mit einem zugeordneten Herstellungsverfahren beschrieben, gemäß dem ein Plastikschaltelement für mehrere Leiterelemente gebildet wird. Unter anderem wird während der Herstellung Kunststoff in ein Plastikbauteil eingeführt, um die Brückenschaltung in kompakter Weise für eine Drehstrom-Lichtmaschine herzustellen.

Im folgenden soll unter Bezug auf Fig. 9 eine herkömmliche Zündspule, wie sie beispielsweise in der DE 41 32 153 A1 beschrieben ist, erläutert werden. In der Zeichnung kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Kern mit geschlossenem magnetischem Pfad, 2 einen Primärspulenkörper, der so angeordnet ist, daß er den Kern 1 umgibt, 3 eine Primärwicklung aus einem elektrisch leitenden Draht, der um den Primärspulenkörper 2 gewickelt ist, 4 einen Sekundärspulenkörper, der so angeordnet ist, daß er die Primärwicklung 3 umgibt, 5 eine ebenfalls aus leitendem Draht gebildete Sekundärwicklung, die um den Sekundärspulenkörper gewickelt ist und deren Windungszahl um etwa den Faktor 100 größer als derjenige der Primärwicklung ist, 6 einen Anschluß am Sekundärspulenkörper, der elektrisch mit der Niederspannungsseite der Sekundärwicklung 5 verbunden ist, eine elektronische Komponente, deren eines Ende mit einem Hochspannungsende der Sekundärwicklung in Eingriff steht und elektrisch mit diesem durch Löten verbunden ist und 8 ein Gehäuse zum Aufnehmen des Primärspulenkörpers 2, des Sekundärspulenkörpers 4 der elektrischen Komponente 7. Die Bezugszeichen 9a, 9b und 9c bezeichnen Anschlüsse der Verbinder, die in dieses Gehäuse 8 druckeingepaßt sind, damit elektrische Verbindungen mit externen Vorrichtungen hergestellt werden, wobei ein Abschnitt des Drahtendabschnitts der Primärwicklung um den Anschluß 6 gewunden und elektrisch mit diesem über den Anschluß 9a durch Löten verbunden ist. Die Anschlüsse 9b und 9c sind mit den Zuführanschlüssen der Anschlußkomponente 7 durch Löten verbunden.

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt aus Fig. 9. In der Fig. 10 kennzeichnet das Bezugszeichen 10 einen Hochspannungsanschluß, der an dem Gehäuse B angebracht ist, um eine Hochspannung nach außen zu führen, und das Bezugszeichen 11 kennzeichnet einen Zuführdraht zum Zuführen der Hochspannung von dem Hochspannungsende der Sekundärwicklung zu dem Hochspannungsanschluß 10. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Harzelement, das für den Sekundärspulenkörper 4 vorgesehen ist, mit der Zuführdraht 11 gehalten werden kann.

Während des Betriebs wird die elektrische Komponente 7 in einem Ein-Aus-Modus betrieben, und zwar in Abhängigkeit von einem Signal, das über eine externe Vorrichtung und den Anschluß 9b zugeführt wird. Ist die elektronische Komponente 7 eingeschaltet und wird die Primärwicklung 3 über den Anschluß 9a mit Energie versorgt, so erzeugt die Primärwicklung 3 einen magnetischen Fluß, der durch den Kern 1 und durch die Sekundärwicklung 5 hindurchtritt. Nach Abgabe eines Aus-Signals an die elektronische Komponente 7 unterbricht diese unverzüglich die Energieversorgung der Primärwicklung 3, so daß der magnetische Fluß, der in der Sekundarwicklung 5 besteht, abrupt abnimmt. Die Änderung des magnetischen Flusses bewirkt in Abhängigkeit von dem Wicklungsverhältnis zwischen der Primärwicklung 3 und der Sekundärwicklung 5 am Ende der Sekundärwicklung 5 das Bild in einer Hochspannung, entsprechend der Wirkungsweise eines Spannungs-Transformators. Diese Hochspannung wird über den Zuführabschnitt 11 und den Hochspannungsanschluß 10 nach außen abgegeben.

Aufgrund der Anordnung der einzelnen Bauteile der bekannten Zündspule ergeben sich insofern Probleme, daß der Drahtendabschnitt der Primärspule zur internen Verdraht heranzuziehen ist. Die Handhabung des Drahtendabschnitts der Primärspule erfordert komplizierte manuelle Operationen, so daß eine Automatisierung, wenn überhaupt, nur außerordentlich schwierig und kostenaufwendig möglich ist.

Erhöht sich der Komplexitätsgrad der Verdrahtung und somit die Anzahl der Anschlüsse zum Verbinden unterschiedlicher Bauteile, so wirkt sich dieses Problem noch stärker aus.

Auch die Herstellung der Verbindungen ist zeit- und kostenaufwendig. Auch hier wirkt sich ein Anstieg bei der Zahl der Verbindungen ungünstig auf die Fertigbarkeit der herkömmlichen Zündspule aus.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Primärwicklung eine Isolationsbeschichtung aufweist und somit ein eigener Zwischenschritt zum Entfernen der Isolationsbeschichtung auf mechanische oder chemische Weise vor dem Herstellen einer elektrischen Verbindung des Drahtendabschnitts der Primärwicklung erforderlich ist.

Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, elektrische Niederspannungs-Leitungen in einer Zündspule der eingangs genannten Art kostengünstig, außerordentlich zuverlässig und in kompakter Weise zu realisieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Zündspule der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach ist bei der erfindungsgemäßen Zündspule eine Verdrahtung auf der Niederspannungsseite mit niedrigen Kosten möglich, da die Verdrahtung als eine Einheit gebildet ist und die Anzahl der Verbindungspunkte und hiermit auch die Anzahl der Herstellungsschritte vermindert ist.

Zudem ist ein genaues Positionieren der Verdrahtung in der Zündspule möglich, was zur besseren Automatisierbarkeit der Herstellung der Zündspule beiträgt, sowie zu einem kompakteren Aufbau und einer erhöhten Zuverlässigkeit.

Durch das Ausbilden der Verbindungen auf der Niederspannungsseite als Schweiß-Verbindungen ergibt sich eine geringere Arbeitszeit bei reduzierten Herstellungskosten.

Die Primärwicklung und die integrierte Verdrahtungseinheit sind insgesamt so in dem Gehäuse angeordnet, daß bei der Herstellung der Verbindung des Primärwicklungs-Drahtendes dieses höher liegt als die übrigen Schweiß-Verbindungen. Somit ist diejenige Stelle, an der mit Hilfe eines Schweißvorgangs eine Verbindung des Drahtendabschnitts der Primärwicklung erzeugt werden muß, frei zugänglich, wodurch die Verarbeitbarkeit der Zündspule insgesamt verbessert wird.

Da zwischen den einzelnen Verbindungspunkten eine Harzwand vorgesehen ist, kann beim Herstellen der Schweiß-Verbindungen zwischen den einzelnen Anschlüssen auf der Niederspannungsseite der Zündspule ein Kurzschluß aufgrund von Schweißschlacke vermieden werden, was sich positiv auf die Zuverlässigkeit der Zündspule auswirkt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung:

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer Zündspule einer Brennkraftmaschine vor einem Spritzgießen entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Zündspule für eine Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit der Ausführungsform mit der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht der Zündspule für eine Brennkraftmaschine vor dem Biegen eines Verschweißungsabschnitts nach dem Verschweißen in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt der Zündspule für eine Brennkraftmaschine vor dem Biegen des Verschweißungsabschnitts nach dem Verschweißen in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Diagramm eines Zustandes, nachdem Leiter eines Einsetzaufbaus einheitlich gebildet sind mittels eines Harzes in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein Diagramm eines Zustandes, nachdem unnötige Leiterabschnitte des Einsetzaufbaus entfernt sind durch Schneiden in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ein detailliertes Diagramm des Verschweißungsabschnittes in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ein detailliertes Diagramm des Biegens des Verschweißungsabschnittes in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine ebene Ansicht einer herkömmlichen Zündspule für eine Brennkraftmaschine vor einem Spritzgießen; und

Fig. 10 einen Querschnitt der herkömmlichen Zündspule für eine Brennkraftmaschine vor dem Spritzgießen.

Mit Bezug auf die Zeichnungen wird jetzt eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Kern des Typs mit geschlossenem magnetischen Pfad, von dem ein Abschnitt durch einen Hauptkörper trifft, sowie 2 einen Primärspulenkörper, welcher in solch einer Art und Weise angeordnet ist, daß er einen Abschnitt dieses Kerns 1 umgibt und mit einem leitenden Draht umwunden ist; 3 eine Primärwicklung aus leitendem Draht, der um den Primärspulenkörper gewunden ist; 4 einen Sekundärspulenkörper, welcher so angeordnet ist, daß er diese Primärwicklung 3 umgibt; 5 eine Sekundärwicklung, aus leitendem Draht, der auf diesen Sekundärspulenkörper gewunden ist, wobei die Wicklungsanzahl etwa 100 mal größer als die der Primärwicklung 3 ist; 6 einen Anschluß an dem Sekundärspulenkörper 4, der elektrisch mit einem Hochspannungsende der Sekundärwicklung 5 verbunden ist; 7 eine elektronische Komponente und 8 ein Gehäuse zum Beherbergen des Primärspulenkörpers 2, des Sekundärspulenkörpers 4 und der elektronischen Komponente 7. Das Bezugszeichen 13 kennzeichnet einen Einsetzaufbau, welcher in diesem Gehäuse befestigt ist, und bei dem eine Gruppe von Leitern 13c verbunden ist mit einem Anschluß 6, Zuführungsanschlüssen der elektronischen Komponente 7 und dem Wicklungsende der Primärspule 3 mittels Schweißen oder Verschmelzen und unter gemeinsamer Benutzung von Anschlüssen von Verbindern zum Errichten elektrischer Verbindungen mit externen Vorrichtungen, wobei die Gruppe von Leitern als eine Einheit gebildet ist und von einem Harz 13d umgeben ist. Bei der elektrischen Verbindung eines Primärwicklungsendes 3a, bei dem das Positionieren äußerst unbestimmt und schwierig ist, sowie der elektronischen Komponente 7 und der Primärwicklung 3, welche elektrisch mit dem Einsetzaufbau 13 verbunden sind, ist eine Stufe in Höhenrichtung (vertikal) in einem auf andere geschweißte Verbindungspunkte bezogenen Abschnitt A vorgesehen, um somit einen hinreichenden Arbeitsplatz in dessen Umgebung zu gewährleisten. Das Primärwicklungsende 3a ist elektrisch mit dem Einsetzaufbau 13 mittels Verschweißen verbunden. Dieser gestufte Abschnitt wird durch Biegen versetzt, wie gezeigt in Fig. 2, und zwar vor dem Spritzgießen eines Harzes nach dem Verschweißen.

Bezugszeichen 3b, gezeigt in Fig. 7, bezeichnet einen übrigen Drahtabschnitt der Primärwicklung 3 nach dem Verschweißen. Dieser verbleibende Drahtabschnitt 3b muß nicht durch Schneiden entfernt werden und die angenommene Struktur ist so, daß sogar in dem Fall, in dem er länglich ist, der restliche Drahtabschnitt 3b von oben am Biegeabschnitt gepreßt wird, und zwar nach dem Verschweißen des Einsetzaufbaus 13, wie gezeigt in Fig. 8, so daß der restliche Drahtabschnitt 3b nicht nach außerhalb des Gehäuses 8 vorkragen kann.

Ferner bezeichnet in Fig. 2 das Bezugszeichen 10 einen Hochspannungsanschluß, der am Gehäuse angebracht ist, um so eine Hochspannung nach draußen zu führen; 11 einen Zuführungsdraht zum Zuführen der Hochspannung von dem Hochspannungsende der Sekundärwicklung 5 zu dem Hochspannungsanschluß 10; und 12 ein Harzelement, das für den Sekundärspulenkörper 4 zum Halten der Zuführungsdrahts 11 vorgesehen ist.

Dieser Einsetzaufbau 13 wird einheitlich hergestellt, so daß, nachdem jede Verdrahtungsanordnung aus einer einzelnen Metallplatte durch Preßverarbeitung gebildet ist und die Peripherie dieser Gruppe von Verdrahtungen gebildet ist durch das Harz 13d, wie gezeigt in Fig. 5, die Leiter 13c abgeschnitten werden und zwar an Abschnitten 13e und 13f, wie gezeigt in Fig. 6, in Übereinstimmung mit den Funktionen der Verdrahtung. Weiterhin hat dieser Einsetzaufbau 10 Harzwände 13a und 13b zum Verhindern eines Kurzschlusses zwischen den Anschlüssen aufgrund von Schweißschlacke, die während des Verschweißens der Gruppe von Leitern 13c mit der Gruppe der Anschlüsse der elektronischen Komponente 7 erzeugt wird.

Als nächstes wird eine Beschreibung vom Betrieb gegeben.

Die elektronische Komponente 7 führt während des Betriebs Ein-Aus-Operationen aus, ansprechend auf Signale, die über die äußeren Vorrichtungen an den Einsetzaufbau 13 eingegeben werden. Wenn die elektronische Komponente 7 eingeschaltet wird und die Energieversorgung der Primärwicklung 3 über den Einsetzaufbau 13 gestartet ist, erzeugt die Primärwicklung 3 einen magnetischen Fluß, und dieser magnetische Fluß tritt durch den Kern 1 und die Sekundärwicklung 5. Dann, wenn ein Aus-Signal an die elektronische Komponente eingegeben wird, schaltet die elektronische Komponente 7 direkt die Energieversorgung der Primärwicklung 3 ab, so daß der magnetische Fluß, der die Sekundärwicklung 5 kreuzt, augenblicklich abnimmt. Dann erzeugt die Änderung im magnetischen Fluß an dem Sekundärwicklungsende 5 eine Hochspannung entsprechend dem Wicklungsverhältnis zwischen der Primärwicklung 3 und der Sekundärwicklung 5 in Übereinstimmung mit dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Darauffolgend wird diese Hochspannung nach außen über den Zuführungsdraht 11 und den Hochspannungsanschluß 10 geführt.

Wie oben beschrieben, gibt es gemäß der vorliegenden Erfindung insofern Vorteile, als die Zündspule zu niedrigen Kosten erzeugt werden kann und eine kompakte Zündspule erhältlich ist, da die Verdrahtungen auf der Niederspannungsseite durch ein Harz integriert sind.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist die Verarbeitungszeit kurz, so daß die Zündspule zu niedrigen Kosten und eine hochzuverlässig erzeugt werden kann, da die elektrischen Verbindungen auf der Niedrigspannungsseite durch Schweißen hergestellt werden.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gibt es Vorteile insofern, als daß die Anzahl von Prozeßschritten aufgrund des Verschweißens bei der Verbindung der Primärwicklung 3 und der Gruppe der Leiter 13c reduziert werden kann, da die Isolationsbeschichtung der Primärwicklung 3 aufgelöst und entfernt wird, und zwar durch Heizen der Leiter, wobei ein großer Strom über den Leiter mittels einer Klemm-Schweißelektrode fließt, was direktes Verschweißen zuläßt. Die Zündspule kann deshalb zu niedrigen Preisen und hochzuverlässig erzeugt werden.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gibt es einen Vorteil insofern, als ein hinreichender Raum gewährleistet ist für die Verbindung, um den Betrieb zu erleichtern, da die Anordnung so vorgesehen ist, daß die Verbindungen zwischen der Primärwicklung und der Verdrahtung nach Herstellung der Verbindung gebogen werden.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gibt es einen Vorteil insofern, als auch dann, wenn die Zündspule kompakt hergestellt ist, eine hochzuverlässige Zündspule zu niedrigen Kosten gebildet werden kann, da Harzwände zum Verhindern von Kurzschlüssen zwischen den Verbindungspunkten aufgrund von Schweißschlacke vorgesehen sind. Ferner wird eine einheitliche Verdrahtung auf der Niederspannungsseite gebildet, und zwar zwischen zumindest zwei oder mehr verschweißten Verbindungspunkten aus der Gruppe von Anschlüssen der elektronischen Komponente und der vereinheitlichten Verdrahtung auf der Niederspannungsseite.

Claims (6)

1. Elektrische Zündspule für einen Verbrennungsmotor, umfassend:

• a) ein Gehäuse (8),
• b) einen Transformator mit einem magnetisierbaren Kern-Abschnitt (1), einer Primärwicklung (3) und einer Sekundärwicklung (5),
• c) ein elektronisches Bauteil (7) zum Steuern des durch die Primärwicklung (3) fließenden Stroms,
• d) eine Niederspannungs-Verdrahtungsanordnung, mittels welcher Anschlüsse der Primärwicklung (3), Anschlüsse des elektronischen Bauteils (7) und externe Anschlüsse elektrisch verbunden sind,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• e) die Verdrahtungsanordnung als mittels eines Harzes (13d) integrierter Einsatz (13) ausgebildet ist, der als einheitliches Teil in das Gehäuse (8) einbaubar ist.

2. Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungspunkte des Einsatzes (13) Schweißverbindungen sind.

3. Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (8) ein Hochspannungsanschluß (10) vorgesehen ist, der über einen in einem Harzelement (12) eingegossenen Zuführdraht (11) mit der Sekundärwicklung (5) verbunden ist.

4. Verfahren zum Herstellen einer Zündspule nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Herstellen des integrierten Einsatzes (13),
• b) Bereitstellen des Gehäuses (8) mit dem Transformator und dem elektronischen Bauteil (7),
• c) Einsetzen des integrierten Einsatzes (13) in das Gehäuse (8) und
• d) Herstellen der elektrischen Verbindungen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Einsatzes (13) folgende Schritte umfaßt:

• a1) Ausstanzen der elektrischen Verdrahtungselemente (13c) aus einer Metallplatte unter Belassung von Haltestegen (13e, 13f),
• a2) Anbringen des Harzes (13d) an die Verdrahtungselemente (13c), und
• a3) Entfernen der Haltestege (13e, 13f).

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der elektrischen Verbindungen folgende Schritte umfaßt:

• d1) Entfernen der Isolationsbeschichtung von den Primär­ wicklungsdrahtenden (3a) durch Erhitzen mittels elektrischen Stromes,
• d2) Verschweißen der Drahtenden mit entsprechenden Verdrahtungselementen des Einsatzes (13), und
• d3) Biegen von Teilen der Verdrahtungselemente in das Gehäuse (8).