DE60317773T2

DE60317773T2 - Elektronisches modul für verbrennungsmotor-zündspule

Info

Publication number: DE60317773T2
Application number: DE60317773T
Authority: DE
Inventors: Eric Cavarero; Olivier Barthomeuf
Original assignee: Johnson Controls Automotive Electronics SAS
Current assignee: Johnson Controls Automotive Electronics SAS
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: DE60317773D1; EP1478846A1; EP1478846B1; JP2005529263A; CN100507261C; FR2835886A1; US20050161031A1; AU2003226864A1; CN1646803A; FR2835886B1; WO2003067078A1; JP4376062B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Modul für eine Zündspule eines Verbrennungsmotors, eine Zündspule und ein Verfahren zur Herstellung einer Zündspule.
Es ist bekannt, dass die Zündspulen im Wesentlichen aus einem Transformator gebildet sind, der dazu bestimmt ist, ein Spannungspeak zu liefern, das seinerseits einen Funken an den Elektroden einer Zündkerze hervorruft, die sich im Inneren eines Zylinders eines Verbrennungsmotors befindet.
1 stellt schematisch den Stand der Technik dar.
In dieser Figur ist eine Zündspule 1 zu sehen, die aus einer Primärwicklung 2 und einer Sekundärwicklung 3 besteht. Die Enden der Primärwicklung 2 sind einerseits mit der Batterie des Fahrzeugs und andererseits mit einer elektronischen Steuereinheit 4 verbunden, und der Ausgang der Zündspule ist an den Eingang einer Zündkerze 5 angeschlossen.
Es ist auch bekannt, eine Diode 6 zu verwenden, um die Gefahr der Entstehung eines nicht gewünschten Funkens zwischen den Elektroden der Zündkerze 5 während der Ladung der Primärwicklung 2 zu begrenzen. Diese Diode 6 kann, wie in der Zeichnung dargestellt, zwischen der Sekundär- und der Primärwicklung der Zündspule 1 montiert sein.
Es ist auch bekannt, die Sekundärwicklung 3 der Spule 1 mit der Zündkerze 5 mit Hilfe eines seriellen Widerstandes 7 zu verbinden. Dieser Widerstand bewirkt eine Begrenzung der elektromagnetischen Störungen auf Grund des Entstehens eines Funkens.
Die Integration dieser verschiedenen Elemente ist heikel in einem geringen Volumen und kostspielig.
Die vorliegende Erfindung soll diese Nachteile vermeiden.
Genauer soll die Erfindung ein elektronisches Modul liefern, das die verschiedenen elektronischen Bauteile, die in Kombination mit dem Transformator der Zündspule verwendet werden können, integrieren kann.
Zu diesem Zweck ist ein erster Gegenstand der Erfindung ein elektronisches Modul für eine Zündspule eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei dieses Modul mindestens umfasst:

– eine Hülle;
– mindestens zwei elektronische Bauteile, die in der Hülle angeordnet sind;
– Mittel, um eine elektrische Verbindung zwischen den mindestens zwei elektronischen Bauteilen zu gewährleisten, um eine elektronische Schaltung zu bilden;
– eine Anschlussklemme, die das Modul mit einem Hochspannungsausgang eines elektrischen Transformators einer Zündspule verbinden kann;
– eine Anschlussklemme, die das Modul mit dem Eingang einer Zündkerze verbinden kann;
– Mittel, um die elektronische Schaltung elektrisch mit den Anschlussklemmen zu verbinden.

So sind die verschiedenen elektronischen Bauteile, die mit dem Transformatorteil der Zündspule verbunden sind, in eine einzige Hülle integriert, die mit den erforderlichen Anschlussmitteln versehen ist, um ein elektronisches Modul zu bilden, das im Block in einem einzigen Vorgang auf der Zündspule montiert werden kann.
Bei einer besonderen Ausführungsart definiert die Hülle ein allgemein an seinen axialen Enden offenes zylindrisches inneres Volumen, wobei mindestens ein erstes dieser Enden durch eine erste Kappe verschlossen ist, die eine Anschlussklemme bildet.
Insbesondere kann die erste Kappe die Anschlussklemme bilden, die das Modul an den Eingang der Zündkerze anschließen kann.
Das zweite axiale Ende des Volumens kann durch eine zweite Kappe verschlossen sein, die die Anschlussklemme bildet, die das Modul an den Hochdruckausgang des elektrischen Transformators der Zündspule anschließen kann, wobei die Kappen in dem Volumen einen Raum begrenzen, in dem die elektronischen Bauteile angeordnet sind.
Bei einer weiteren Ausführungsart ist das zweite axiale Ende des Volumens offen, wobei eine Trennwand in dem Volumen an einer axialen Zwischenstelle angeordnet ist, um einen Raum in dem Volumen mit der ersten Kappe zu begrenzen, wobei ein Teil der elektronischen Bauteile in dem Raum angeordnet ist, und der andere Teil der elektronischen Bauteile in dem Volumen außerhalb des Raums zwischen seinem offenen Ende und der Trennwand angeordnet ist.
In dem einen oder anderen Fall kann das erfindungsgemäße Elektronikmodul elastische Mittel in dem Raum umfassen, um einen elektrischen Anschluss zwischen den mindestens zwei elektronischen Bauteilen aufrecht zu erhalten, um eine elektronische Schaltung zu bilden.
Diese elastischen Mittel dienen ferner dazu, die verschiedenen elektronischen Bauteile an ihre jeweiligen Anschlussstücke anzulegen.
Insbesondere können Mittel in dem Raum vorgesehen sein, um die elektronische Schaltung an mindestens eine der Kappen und/oder an die Trennwand anzuschließen.
Ebenfalls bei einer besonderen Ausführungsart ist mindestens einer der elektronischen Bauteile, die in dem Raum angeordnet sind, ein im Allgemeinen zylindrischer Bauteil, der an mindestens einem seiner Enden mit einem Kontaktstück versehen ist, das einen elektrischen Anschluss an die Kappen und/oder die Trennwand und/oder die elastischen Mittel gewährleisten kann.
Falls ein Teil der elektronischen Bauteile in dem Volumen außerhalb des Raums zwischen seinem offenen Ende und einer Trennwand angeordnet ist, ist mindestens einer der elektronischen Bauteile außerhalb des Raums von dem Typ, umfassend äußere Anschlussdrähte, wobei einer dieser Drähte elektrisch mit der Seite der Trennwand verbunden ist, die sich außerhalb des Raums befindet.
Ebenfalls in diesem Fall kann mindestens einer der elektronischen Bauteile außerhalb des Raums von dem Typ sein, umfassend äußere Anschlussdrähte, wobei einer dieser Drähte elektrisch mit einem Anschlussstück verbunden ist, das das Modul an den Hochspannungsausgang des elektrischen Transformators der Zündspule oder an den Eingang einer Zündkerze anschließen kann.
Mindestens einer der elektronischen Bauteile kann ein elektrischer Widerstand sein, oder ein anderer elektronischer Bauteil kann eine Diode sein, wobei die Bauteile elektrisch in Serie verbunden sind.
In diesem Fall und bei einer besonderen Ausführungsart ist der elektrische Widerstand derart angeordnet, dass er elektrisch mit dem Hochspannungsausgang des elektrischen Transformators der Zündspule verbunden werden kann, und die Diode ist derart angeordnet, dass sie elektrisch mit dem Eingang der Zündkerze verbunden werden kann.
Ein zweiter Gegenstand der Erfindung ist eine Zündspule eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein elektronische Modul, wie oben beschrieben.
Bei einer besonderen Ausführungsart umfasst diese Spule ein Gehäuse, das eine erste Aufnahme für einen elektrischen Transformator bildet, und einen Kanal für Mittel zur elektrischen Verbindung mit einem Eingang einer Zündkerze, wobei das Gehäuse eine zweite Aufnahme für das Modul zwischen der Aufnahme für den elektrischen Transformator und dem Kanal bildet.
Falls eines der Enden der Hülle durch eine erste Kappe verschlossen ist, kann die Zündspule elastische Mittel in dem Kanal umfassen, um eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Kappe und dem Eingang einer Zündkerze zu gewährleisten.
Falls das zweite Axialende des Volumens, das von der Hülle des Moduls definiert ist, durch eine zweite Kappe verschlossen ist, kann die Spule ein Isolierharz umfassen, das den elektrischen Transformator umhüllt und sich in Richtung des Kanals bis zur zweiten Kappe erstreckt.
In dem Fall hingegen, in dem das zweite Axialende des von der Hülle definierten Volumens offen ist, und in dem eine Trennwand in dem Volumen axial an einer Zwischenstelle angeordnet ist, kann das Isolierharz den elektrischen Transformator umhüllen und sich in Richtung des Kanals bis zur Trennwand erstrecken.
In jedem Fall kann die Zündspule elastische Mittel zur elektrischen Verbindung zwischen dem Hochspannungsaus gang des elektrischen Transformators und dem elektronischen Modul umfassen.
Ein dritter Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Zündspule für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei dieses Verfahren die Schritte aufweist, die darin bestehen:

– ein elektronisches Modul, wie oben beschrieben, herzustellen;
– einen elektrischen Transformator herzustellen;
– ein Gehäuse herzustellen, das eine erste Aufnahme für den elektrischen Transformator, einen Kanal für elektrische Verbindungsmittel mit einem Eingang einer Zündkerze und eine zweite Aufnahme für das Modul zwischen der Aufnahme für den elektrischen Transformator und dem Kanal bildet;
– das elektronische Modul in der zweiten Aufnahme anzuordnen;
– den elektrischen Transformator in der ersten Aufnahme anzuordnen;
– eine elektrische Verbindung zwischen dem Hochspannungsausgang des elektrischen Transformators und dem elektronischen Modul zu bilden;
– ein Isolierharz in die erste Aufnahme zu gießen, wobei sich das Harz ausgehend von einem Dichtungselement des Moduls erstreckt und den elektrischen Transformator umhüllt;
– das Isolierharz zu polymerisieren.

Als nicht einschränkendes Beispiel werden nun Ausführungsarten der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen beschrieben, wobei:
1, die oben beschrieben ist, den Stand der Technik darstellt;
2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Zündspule ist;
3 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen elektronischen Moduls wie jenes der Zündspule aus 2 ist;
4 eine Teilschnittansicht einer Zündspule nach einer weiteren Ausführungsart ist.
In 2 ist eine Zündspule 10 zu sehen, die auf dem Zylinderkopf 11 eines Verbrennungsmotors montiert ist.
Die Zündspule 10 umfasst ein Gehäuse 12, das aus Formkunststoff hergestellt ist. Das Gehäuse 12 bildet eine erste Aufnahme 13 für einen Transformator 14, eine zweite Aufnahme 15 für ein elektronisches Modul 16, das nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, und einen Kanal 17, in dem auf bekannte Weise eine Feder 18 angeordnet ist, die die elektrische Verbindung zwischen der Zündspule 10 und einer Zündkerze (nicht dargestellt), die am Boden des Zylinderkopfschachts, der den Kanal 17 aufnimmt, montiert ist, gewährleistet.
Der Transformator 14 ist auch auf bekannte Weise ausgeführt, mit beispielsweise einem Magnetkern, einer Primärhülse, einer Primärwicklung, einer Sekundärhülse und einer Sekundärwicklung, die konzentrisch sind, und einer Magnetflussrückleitung. Die Primärwicklung des Transformators 14 ist mit einem Eingangsstecker 19 der Spule verbunden, wobei dieser Stecker selbst mit einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinheit verbunden ist.
Ein elastisches Kontaktblättchen 20 ist mit einem seiner Enden mit dem Ausgang der Sekundarwicklung des Transformators 14 verbunden, während sein andere Ende auf der Eingangsklemme des elektronischen Moduls 16 zur Auflage gelangt, das nun unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist.
Dieses Modul 16 umfasst eine Hülle 21 aus Formkunststoff, die ein zylindrisches Innenvolumen 22, beispielsweise mit kreisförmigem Querschnitt, begrenzt. Jedes Ende des Volumens 22 ist durch eine leitende Kappe 23, 24 verschlossen, die beispielsweise fest aufgesteckt oder aufgeklebt sein kann, um ihren Halt auf dem Modul zu gewährleisten. Die Seitenwände des Volumens 22 und die Kappen 23, 24 begrenzen einen Raum, der eine Diode 25 und einen Widerstand 26 aufnimmt. Jeder dieser Bauteile ist im Allgemeinen zylindrisch und umfasst zwei Endkontaktstücke 27, 27' bzw. 28, 28'.
Eine Feder 29 ist in dem Raum zwischen den Bauteilen 25 und 26 angeordnet, um sie voneinander zu entfernen, wobei das Kontaktstück 27 des Bauteils 25 an die Kappe 23 und das Kontaktstück 28' des Bauteils 26 an die Kappe 24 gedrückt wird, wobei der elektrische Kontakt zwischen den Kontaktstücken 27' und 28 gewährleistet wird. So bilden die Bauteile 25 und 26 eine elektrische Schaltung, deren Anschlussklemmen mit der äußeren Umgebung von den Kappen 23 und 24 gebildet sind.
Um die Spule 10 zu verwirklichen, wird unabhängig vom Gehäuse 12 mit der Herstellung des elektrischen Transformators 14 und des elektronischen Moduls 16 begonnen. Das elektronische Modul 16 wird dann in der Aufnahme 15 angeordnet, und der elektrische Transformator 14 wird in der Aufnahme 13 angeordnet. Das Kontaktblättchen 20 gelangt nun an der Kappe 23 zur Auflage.
Ein Isolierharz wird dann in die Aufnahme 13 gegossen, um den Transformator 14 zu umgeben. Dieses Harz erstreckt sich bis zur Kappe 23, die als Abdichtungselement dient. Dieses Harz wird dann polymerisiert.
Schließlich wird die Feder 18 in dem Kanal 17 angeordnet.
Die Ausführungsart der 4 soll im Wesentlichen vermeiden, dass sich ein Lichtbogen zwischen den Klemmen der Diode bildet.
Bei dieser Ausführungsart nimmt die Hülle 21 nur die Endkappe 24 auf, die dazu bestimmt ist, die Verbindung mit der Feder 18 zu gewährleisten, wobei ihr anderes Ende offen bleibt. Hingegen ist eine Zwischenwand 30 fest in die axial mittlere Zone der Hülle 21 gesteckt oder geklebt, um ein Abdichtungselement zu bilden. Die Innenwände der Hülle 21 begrenzen mit der Kappe 24 und der Trennwand 30 einen Raum 31.
Der Widerstand 26 ist im Inneren des Raums 31 angeordnet. Eine Feder 29 ist zwischen dem Widerstand 26 und der Trennwand 30 angeordnet, um das Kontaktstück 28' an die Kappe 24 anzulegen und eine elektrische Verbindung zwischen dem Widerstand und der Trennwand 30 zu sichern.
Eine Diode 32 ist in der Hülle 21 zwischen der Trennwand 30 und dem offenen Ende dieser Hülle angeordnet. Diese Diode 32 besitzt zwei Anschlussdrähte, von denen Einer 33 außen an die Trennwand 30, vom Raum 31 aus gesehen, geschweißt ist. Der andere Anschlussdraht 34 ragt aus der Hülle 21 hinaus.
Die Herstellung einer Zündspule gemäß der Ausführungsart der 4 erfolgt im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie im vorhergehenden Fall.
Allerdings wird das Isolierharz 35 in das Gehäuse gegossen, um sich bis zur Trennwand 30 zu erstrecken und so die Diode 32 zu umhüllen. Die Gefahren der Erzeugung eines Lichtbogens zwischen den Anschlussdrähten dieser Diode sind somit begrenzt.
Unter Bezugnahme auf Figur ist eine Hülle beschrieben, die nur eine einzige Endkappe aufnimmt. Allerdings wäre es auch möglich, eine zweite Kappe am anderen Ende aufzunehmen, die natürlich zum Teil offen wäre, um das Harz durchzulassen.

Claims

Elektronisches Modul für eine Zündspule eines Verbrennungsmotors insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens aufweist: – eine Hülle (21); – mindestens zwei elektronische Bauteile, darunter eine Diode (32) und ein Widerstand (26), die in der Hülle angeordnet sind; – Mittel (30, 29), um eine elektrische Verbindung zwischen den mindestens zwei elektronischen Bauteilen zu gewährleisten, um eine elektronische Schaltung zu bilden; – eine Anschlussklemme (34), die das Modul mit einem Hochspannungsausgang eines elektrischen Transformators (14) einer Zündspule verbinden kann; – eine Anschlussklemme (24), die das Modul mit dem Eingang einer Zündkerze verbinden kann; und – Mittel (28'), um die elektronische Schaltung elektrisch mit den Anschlussklemmen zu verbinden, – wobei die Hülle ein allgemein zylindrisches und an seinen axialen Enden offenes inneres Volumen definiert, wobei mindestens ein erstes dieser Enden von einer Kappe (24) verschlossen wird, die die Anschlussklemme des Moduls an den Eingang der Zündkerze bildet, – wobei das zweite axiale Ende des Volumens der Hülle offen ist, wobei eine Trennwand (30) in dem Volumen an einer axialen Zwischenstelle angeordnet ist, um einen Raum (31) in dem Volumen mit der Kappe (24) zu bilden, wobei ein Teil der elektronischen Bauteile in dem Raum (31) und der andere Teil der elektronischen Bauteile in dem Volumen außerhalb des Raums zwischen seinem offenen Ende und der Trennwand (30) angeordnet ist.
Elektronisches Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es elastische Mittel (29) in dem Raum (31) aufweist, um eine elektrische Verbindung zwischen den mindestens zwei elektronischen Bauteilen (32, 26) zu gewährleisten, um eine elektronische Schaltung zu bilden.
Elektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es elastische Mittel (29) in dem Raum (31) aufweist, um den Widerstand (26) mit der Trennwand (30) zu verbinden.
Elektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der elektronischen Bauteile (32, 26), die in dem Raum (31) angeordnet sind, ein allgemein zylindrisches Bauteil ist, das an mindestens einem seiner Enden mit einem Kontaktstück (28') versehen ist, das eine elektrische Verbindung mit der Kappe (24) gewährleisten kann.
Elektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der außerhalb des Raums (31) angeordnete Widerstand (32) von dem Typ ist, der äußere Verbindungsdrähte (33, 34) aufweist, wobei einer dieser Drähte elektrisch mit der Seite der Trennwand (30) außerhalb des Raums (31) verbunden ist.
Elektronisches Modul nach Anspruch 5, bei dem der andere Verbindungsdraht (34) des Widerstands (32) elektrisch mit einem Anschlusskontakt verbunden ist, der das Modul mit dem Hochspannungsausgang des elektrischen Transformators einer Zündspule verbinden kann.
Zündspule eines Verbrennungsmotors insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein elektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
Zündspule nach Anspruch 7, die ein Gehäuse (12), das eine erste Aufnahme (13) für einen elektrischen Transformator (14) bildet, und einen Kanal (17) für Mittel zur elektrischen Verbindung (18) mit einem Eingang einer Zündkerze aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine zweite Aufnahme (15) für das Modul zwischen der Aufnahme für den elektrischen Transformator und dem Kanal bildet.
Zündspule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie elastische Mittel (18) in dem Kanal aufweist, um eine elektrische Verbindung zwischen der Kappe (24) und dem Eingang einer Zündkerze zu gewährleisten.
Zündspule nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Isolierharz aufweist, das den elektrischen Transformator umhüllt und sich in Richtung des Kanals erstreckt.
Zündspule nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Isolierharz (35) aufweist, das den elektrischen Transformator umhüllt und sich in Richtung des Kanals bis zur Trennwand (30) erstreckt.
Zündspule nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie elastische Mittel (20) zur elektrischen Verbindung zwischen dem Hochspannungsausgang des elektrischen Transformators und dem elektronischen Modul aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Zündspule für einen Verbrennungsmotor insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist, die darin bestehen: – ein elektronisches Modul (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 herzustellen; – einen elektrischen Transformator (14) herzustellen; – ein Gehäuse (12) herzustellen, das eine erste Aufnahme (13) für den elektrischen Transformator, einen Kanal (17) für elektrische Verbindungsmittel mit einem Eingang einer Zündkerze, und eine zweite Aufnahme (15) für das Modul zwischen der Aufnahme für den elektrischen Transformator und dem Kanal bildet; – das elektronische Modul in der zweiten Aufnahme anzuordnen; – den elektrischen Transformator in der ersten Aufnahme anzuordnen; – eine elektrische Verbindung (20) zwischen dem Hochspannungsausgang des elektrischen Transformators und dem elektronischen Modul zu bilden; – ein Isolierharz (35) in die erste Aufnahme zu gießen, wobei das Harz sich ausgehend von einem Dichtungselement (30) des Moduls erstreckt und den elektrischen Transformator umhüllt; – das Isolierharz zu polymerisieren.