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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Zündspulenanordnung.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Traditionell
wurden bei Ottomotoren Zündsysteme
verwendet, die eine einzige Spule zum Steuern aller Zündkerzen
umfassen, mittels beispielsweise eines mechanischen Verteilers,
im Allgemeinen der Art, die einen rotierenden Verteilerfinger aufweist.
Ein solches System hat den Nachteil, dass es ein Bündel von
Hochspannungskabeln, die die Sekundärseite der Zündspule
an den Verteiler und den Verteiler an jede der Zündkerzen anschließen, erforderlich
macht. Solche Kabel müssen
zum Halten der Spannung stark isoliert werden und müssen auch
mit einer äußeren Kabelhülle überzogen
werden, die hohen Temperaturen und einem chemischen Angriff standhalten
kann. Abgesehen von den Kosten des Kabelbündels unterliegt dieses elektrischen
Verlusten, die eine beträchtliche
elektromagnetische Beeinflussung (EMB) hervorrufen.
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Um
die obigen Nachteile zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, jeder Zündkerze
eine Zündspule zuzuordnen.
Bei dieser Technologie, die häufig
als „Zündung mit
Einzelspulen pro Zylinder", „Einzelzündspule" oder „Direktzündspule" bezeichnet wird, wird
oben auf jede Zündkerze
im Motor eine Zündspulenanordnung
montiert. Solch eine Zündspulenanordnung
umfasst im Allgemeinen einen mittigen Magnetkern, um den zwei Spulenkörper aus
Kunststoff herum koaxial angeordnet sind. Die Primär- und die Sekundärwicklung
sind auf diese Spulenkörper
gewickelt und diese Bauteile sind in ein Gehäuse integriert, in dem sie
durch Überspritzen
mit Kunststoff gekapselt sind. Der unterste Teil des Gehäuses weist normalerweise
einen Verbindungsteil auf, in dem ein Hochspannungsanschluss für den Anschluss
an die Zündkerze
aufgenommen wird. Im Gehäuse
wird dieser Hochspannungsanschluss mit einem ersten Ende der Sekundärwicklung
verbunden. Das Gehäuse
wird außerdem
mit Befestigungsflanschen für
dessen Anbringung am Motorblock bereitgestellt.
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Solch
eine Zündspulenanordnung
umfasst normalerweise auch eine metallische Abschirmung, die die
Wicklungen zum Schließen
des Magnetkreises umschließt,
sowie einen Ansteuerkreis. Das Gehäuse weist ein Verbinderteil
für den
Anschluss an ein zugeordnetes Kabelbündel auf, das die Energie zur
Erregung der Primärwicklung
liefert. Ein Kontaktstift von diesem Verbinder wird mit dem entgegengesetzten,
zweiten Ende der sekundärseitigen
Verdrahtung verbunden, um eine Masseverbindung bereitzustellen.
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Obwohl
eine solche Zündspulenanordnung der „Direktzündspulen"-Ausführung es
gestattet, die elektromagnetische Beeinflussung bezüglich des konventionellen
Einzelspulenzündsystems
zu verringern, erheben die Fahrzeughersteller noch immer die Forderung
nach einer Verringerung der Störabstrahlungen,
um einen störungsfreien
Betrieb zwischen den verschiedenen elektrischen Einrichtungen innerhalb
und außerhalb
des Fahrzeuges sicherzustellen.
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Bekannte „Direktzündspulen"-Anordnungen sind
in
FR 2 822 584 und
FR 2 641 579 beschrieben.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Zündspulenanordnung
bereitzustellen, die eine geringere elektromagnetische Beeinflussung
hervorruft. Diese Aufgabe wird durch eine Zündspulenanordnung nach Anspruch
1 gelöst.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine
erfindungsgemäße Zündspulenanordnung
umfasst eine Primärwicklung,
eine Sekundärwicklung
und einen Magnetkern. Die Primär-
und die Sekundärwicklung
sind koaxial um dem Magnetkern herum angeordnet. Die Primär- und die
Sekundärwicklung
sowie der Magnetkern werden in einem Kunststoffgehäuse aufgenommen,
das außerdem ein
Befestigungsmittel zur Befestigung an einem Motor umfasst. Ein Hochspannungsanschluss
wird an ein erstes Ende der Sekundärwicklung angeschlossen, um
eine Zündkerze
des Motors anzuschließen.
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Gemäß einem
wichtigen Aspekt der Erfindung umfasst das Befestigungsmittel einen
elektrisch leitenden Teil, der einen elektrischen Kontakt mit dem Motor
bei Befestigung an demselben gestattet. Die Sekundärwicklung
weist ein entgegengesetztes, zweites Ende auf, das mit dem elektrisch
leitenden Teil des Befestigungsmittels verbunden ist.
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Daher
wird bei Befestigung der Zündspulenanordnung
am Motor das zweite Ende der Sekundärwicklung, durch das Befestigungsmittel,
direkt auf Masse gelegt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit für ein spezielles
Massekabel im Kabelbündel,
das normalerweise einer solchen Anordnung der „Direktzündspulen"-Ausführung zugeordnet ist. Als Folge davon
ist der sekundärseitige
Rückweg,
der bei der Zündspulenanordnung
der Erfindung zur Anwendung kommt, äußerst kurz ist, wodurch das
von der Spulenanordnung erzeugte elektromagnetische Rauschen minimiert
wird. Zusätzlich
lassen sich durch die vorliegende Zündspulenanordnung der Verbinderaufbau
und der Kabelbaum vereinfachen, indem die Notwendigkeit für das Sekundärwicklungs-Massekabel
beseitigt wird, was auch zu Kosteneinsparungen führt.
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Das
Befestigungsmittel kann jeden, zur Befestigung ausgelegten Teil
des Kunststoffgehäuses umfassen,
z. B. einen mit einem Loch, wobei durch dieses Befestigungsteil
vorzugsweise auch ein metallisches Bauteil integriert wird, das
mit dem zweiten Ende der Sekundärwicklung
verbunden ist und das mit dem Motor bei Befestigung an demselben
in Kontakt kommt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Befestigungsmittel einen mit dem Kunststoffgehäuse einstückig geformten
Kunststoff-Flanschteil, wobei der Flanschteil eine Bohrung in demselben
und eine in die Bohrung integrierte, metallische Befestigungsbuchse
aufweist. Das zweite Ende der Sekundärwicklung ist mit der metallischen Befestigungsbuchse
verbunden. Daher hat die metallische Befestigungsbuchse eine doppelte
Funktion: erstens, Verstärken
des Befestigungsmittels durch Bereitstellen eines robusten Teils
des Gehäuses
und zweitens, Bereitstellen einer Masseverbindung durch Kontakt
mit dem Motorblock. Ein bevorzugtes Metall für die Befestigungsbuchse ist
Messing.
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Um
den Magnetkreis zu schließen,
umgibt eine metallische Abschirmung die Primär- und die Sekundärwicklung
im Gehäuse.
Das zweite Ende der Sekundärwicklung
ist mit der Abschirmung verbunden und die Letztere ist mit dem elektrisch
leitenden Teil des Befestigungsmittels verbunden.
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Das
Gehäuse
kann außerdem
ein Verbinderteil für
den Anschluss an ein zugeordnetes Kabelbündel umfassen, das die Energie
zur Erregung der Primärwicklung
bereitstellt. Ein Ansteuerkreis für die Primärwicklung ist vorzugsweise
auch in das Kunststoffgehäuse
integriert.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Gehäuse
außerdem
einen Steckverbindungsteil, in dem der Hochspannungsanschluss aufgenommen
wird. Dieser Steckverbindungsteil kann für den direkten Anschluss an
das Oberteil einer Zündkerze
ausgelegt sein. Der Hochspannungsanschluss der vorliegenden Zündspulenanordnung
ist vorzugsweise mittels einer flexiblen Gummimuffe, die eine leitende
Feder umfasst, an den Stecker angeschlossen. Ein Ende der flexiblen
Muffe ist am Steckverbindungsteil befestigt und das andere Ende
ist dafür
ausgelegt, über eine
Zündkerze
im Motor montiert zu werden.
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Die
verschiedenen, im Gehäuse
aufgenommenen Bauteile sind vorzugsweise gekapselt, um die hohe
Spannung abzudichten, die Bauteile in ihrer Position zu halten und
sie gegeneinander zu isolieren. Dies kann dadurch erfolgen, dass
das Gehäuse
mit Harz oder einem sonstigen geeigneten synthetischen Material
gefüllt
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Es
wird jetzt die vorliegende Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Längsschnittsdarstellung
durch eine bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zündspulenanordnung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
einer Zündspulenanordnung 10,
die in einem (mithilfe der Phantomlinien 13 angezeigten)
Kerzenschacht eines Ottomotors oben auf eine Zündkerze 12 montiert
ist. Die Zündspulenanordnung 10 umfasst
ein Kunststoffgehäuse 14,
das in einer solchen Weise geformt ist, dass ein Hohlraum 16 definiert wird,
in dem ein Magnetkern 18, eine Primärwicklung 20 und eine
Sekundärwicklung 22 aufgenommen werden.
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Die
Primär-
und die Sekundärwicklung, 20 bzw. 22,
sind vorzugsweise koaxial um den Magnetkern 18 herum angeordnet,
wobei die Sekundärwicklung 22 die
Primärwicklung 20 umgibt.
Die Primärwicklung 20 ist
darin direkt auf den Magnetkern 18 gewickelt, könnte aber
auch von einem Spulenkörper abgestützt werden.
Die Sekundärwicklung 22 ist
auf einen Kunststoffspulenkörper 24 gewickelt,
der die Primärwicklung 20 umschließt. Der
Magnetkern 18 ist z. B. ein kunststoffbeschichteter gesinterter
Eisenkern mit einem Mittelteil eines zylindrischen Querschnittes.
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Das
Kunststoffgehäuse 14 umfasst
außerdem
einen Steckverbindungsteil 26, in dem ein Hochspannungsanschluss 28 aufgenommen
wird, wobei der Hochspannungsanschluss 28 mithilfe eines Drahtes 29 mit
einem ersten Ende der Sekundärwicklung 22 verbunden
wird. Die Anordnung 10 umfasst außerdem eine flexible Gummimuffe 30,
die am Steckverbindungsteil 26 angebracht und über die Zündkerze 12 montiert
ist. In der Muffe 30 ist eine metallische Feder 32 so
angeordnet, dass sie zwischen dem Hochspannungsanschluss 28 und
dem metallischen Kopf 34 der Zündkerze zusammengedrückt wird,
wodurch ein elektrischer Kontakt sichergestellt wird.
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Das
Bezugszeichen 36 zeigt eine Leiterplatte mit einem Ansteuerkreis
zur Ansteuerung der Primärwicklung 20 an.
Folglich sind beide Enden der Primärwicklung 20 mit der
Leiterplatte 36 verbunden, die z. B. so entworfen ist,
dass ein Ende der Primärwicklung
an den Ansteuerkreis und das andere Ende an die Batteriespannung
angeschlossen ist. Das Gehäuse 14 umfasst
auch ein Verbinderteil 38, mit Kontaktstiften 40 (nur
einer ist in 1 ersichtlich), die mit der
Leiterplatte 36 verbunden sind. Das Verbinderteil 38 ist
als Buchse ausgebildet, um einen Stecker (nicht dargestellt) von
einem zugeordneten Kabelbündel
aufzunehmen, der die Energie, die für den Ansteuerkreis und die
Erregung der Primärwicklung 20 erforderlich
ist, bereitstellt.
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Das
Bezugszeichen 42 zeigt eine metallische Abschirmung an,
die die Sekundärwicklung 22 auf
dem größten Teil
ihres Umfanges umgibt. Die metallische Abschirmung ist z. B. eine
zylindrisch geformte Folie aus magnetischem Stahl.
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Das
Befestigen der Zündspulenanordnung 10 am
Motor erfolgt durch Befestigungsmittel, die vorzugsweise einen Befestigungsflansch 44 umfassen,
der eine Bohrung 46 in demselben und eine in die Bohrung 46 integrierte,
metallische Befestigungsbuchse 48, z. B. aus Messing, umfasst.
Es versteht sich, dass das zweite Ende der Sekundärwicklung 22 – das dem
ersten, mit dem Hochspannungsanschluss 28 verbundenen Ende
gegenüberliegt – mit dieser
Befestigungsbuchse 48 verbunden ist. Ganz konkret wird
bei der vorliegenden Ausführungsform das
zweite Ende der Sekundärwicklung 22 über die metallische
Abschirmung 42 mit der Befestigungsbuchse 48 verbunden.
Ein erster Draht 50 verbindet das zweite Ende der Sekundärwicklung 22 mit
der Abschirmung 42 und ein zweiter Draht 52, der
sich im Kunststoff-Flansch 44 erstreckt, verbindet die
Abschirmung 42 mit der Buchse 48. Eine metallische Schraube
(nicht dargestellt) wird durch die Befestigungsbuchse hindurch eingeführt und
in eine Gewindebohrung im Zylinderkopf geschraubt, um die Anordnung 10 am
Motorblock fest zu befestigen.
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Bei
Befestigung der Zündspulenanordnung wird
die Sekundärwicklung 22 auf
Masse gelegt. Denn das zweite Ende der Sekundärwicklung 22 ist ja
mit dem Motorblock über
den ersten Draht 50, die metallische Abschirmung 42,
den zweiten Draht 52, die metallische Buchse 48 und
die in den Zylinderkopf geschraubte Befestigungsschraube in elektrischem
Kontakt. Daher wird ein sehr kurzer sekundärseitiger Rückweg durch das Befestigungsmittel
bereitgestellt, das die elektromagnetischen Beeinflussungen verringert
und außerdem
die Notwendigkeit für
ein spezielles Massekabel im zugeordneten Kabelbündel beseitigt. Es ist anzumerken,
dass dies bewerkstelligt wird, obwohl das Gehäuse 14 und der Flansch 44 aus
Kunststoff, d. h. einem nichtleitendem Material, gefertigt sind.
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Es
bleibt anzumerken, dass die im Hohlraum 16 aufgenommenen
Bauteile vorzugsweise gekapselt sind. Dies erfolgt dadurch, dass
der Hohlraum 16 – normalerweise
im Vakuum – mit
einem Harz oder einem sonstigen geeigneten synthetischen Material 54 (in 1 durch
Punkte symbolisiert) gefüllt
wird. Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform dies nicht zur Anwendung
kommt, kann der Hohlraum durch einen Deckel verschlossen werden.