DE69211908T2

DE69211908T2 - Zündeinheit für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69211908T2
Application number: DE69211908T
Authority: DE
Inventors: Maurizio Marcuzzi; Vincenzo Romano
Original assignee: Cooper Industries Italia SpA
Current assignee: Federal Mogul Italy SRL
Priority date: 1991-05-03
Filing date: 1992-04-28
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2012-04-29
Also published as: EP0512357A3; ITTO910328A0; DE69211908D1; IT1246068B; ES2089278T3; EP0512357A2; ITTO910328A1; EP0512357B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spulenzündeinheit für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, die eine Vielzahl sogenannter Kopfzündspulen (plug-top ignition coils) umfaßt, die jeweils einen Zündtransformator enthalten, der in einer isolierenden Ummantelung aufgenommen ist, von der aus sich Eingangsanschlüsse und wenigstens ein Ausgangsanschluß an entgegengesetzten Enden erstrecken, wobei der wenigstens eine Ausgangsanschluß mit einer elektrischen Verbindungseinrichtung verbunden ist, die von einer röhrenformigen Verlängerung aus isolierendem Material getragen wird, die mit der Ummantelung der Spule verbunden ist und direkt auf eine Zündkerze gepaßt wird, sowie einen Spulenträger, der eine Bodenwand mit einer Vielzahl von Löchern enthält, die jeweils zu einer der Spulen gehören, wobei sich durch diese Löcher die Verlängerungen zur Verbindung mit den Zündkerzen über die Bodenwand hinaus erstrecken.
Die PCT-Patentanmeldung WO-A-84/00402 betrifft eine Spulenzündeinheit des oben beschriebenen Typs, wobei der Träger für die Spulen eine Metallummantelung mit zwei Seitenplatten zur Befestigung der Spulen und ein Aluminiumoberteil umfaßt, das eine elektronische Schaltung zur Steuerung der Spulen trägt. Die Schaltung ist in einen Kunststoffkörper eingekapselt, und die Eingangsanschlüsse der Spulen umfassen Mittelspannungskabel, die mit der eingekapselten Schaltung verbunden sind. Eine Einheit dieses Typs ist schwer zusammenzubauen.
Das United States Patent US-A-4 706 639 betrifft einen Zündmodul, der ein Kunststoffgehäuse und eine Metallabdeckung umfaßt. Eine Vielzahl von Zündspulen ist zwischen dem Gehäuse und der Abdeckung eingeschlossen. In die untere Wand des Gehäuses sind Hochspannungsleiter eingeschlossen, die mit röhrenförmigen Elementen verbunden sind, die auf die Zündkerzen des Motors gleiten. Die Ausgangsanschlüsse jeder Spule sind elektrisch mit zwei Zündkerzen-Steckerelementen verbunden. Ein Modul dieses Typs kann Nachteile hinsichtlich der Isolierung der eingeschlossenen Leiter aufweisen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Kopf-Spulenzündeinheit der obenbeschriebenen Art zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels einer Spulenzündeinheit des erwähnten Typs gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Spulenträger ein rinnenförmiges Trägerelement aus Metall umfaßt, dessen Löcher kleiner sind als die breitesten Abschnitte der Spulen, und
jede Spule an der Bodenwand des rinnenförmigen Trägerelementes so befestigt ist, daß sie sich teilweise durch ein dazugehöriges Loch darin erstreckt, wobei die Spulenzündeinheit weiterhin enthält:
eine Abdeckung aus elektrisch isolierendem Material, die mit dem rinnenförmigen Trägerelement verbunden ist, eine Vielzahl von Löchern mit entfernbaren Verschlußelementen aufweist und eine Vielzahl von Leitern trägt, die sich zwischen einem elektrischen Verbinder an der Abdeckung und den Löchern erstrekken, wobei jedes Loch in der Abdeckung zu einer Spule gehört, und die Leiter mit den Eingangsanschlüssen der Zündspulen an den zugehörigen Löchern verbunden sind.
Weitere Merkmale und die Vorteile der erfindungsgemäßen Zündeinheit werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die lediglich als nichteinschränkendes Beispiel dienen, wobei:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Spulenzündeinheit ist,
Fig. 2 ein Längsschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 ist,
Fig. 3 ein Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 ist,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Ausführung einer Gruppe elektrischer Leiter, die dazu dienen, die Spulen zu speisen, und ihre Verbindung mit einer externen elektronischen Steuereinheit ist,
Fig. 5 eine Durchsichtdarstellung der Abdeckung der Zündeinheit von oben ist, die die elektrischen Leiter zeigt, die in die Abdeckung eingeformt sind,
Fig. 6 eine Durchsichtdarstellung der Abdeckung von oben ist, die eine Gruppe elektrischer Leiter zeigt, die an der Abdeckung befestigt sind, und
Fig. 7 eine Seitenansicht eines Verbinders ist, der an der Abdeckung der Zündeinheit befestigt ist und der Verbindung mit der elektronischen Steuereinheit dient.
Die Zeichnungen zeigen als Beispiel eine erfindungsgemäße Zündeinheit für einen Vierzylinder-Verbrennungsmotor. Die allgemein mit 1 gekennzeichnete Einheit enthält ein Gehäuse, das durch ein rinnenförmiges Trägerelement 2, das aus Metall besteht, und durch eine Abdeckung 3 aus elektrisch isolierendem Material gebildet wird, die mit dem Trägerelement 2 verbunden ist.
Bei der dargestellten Ausführung weist das rinnenförmige Element 2 eine im wesentlichen flache Bodenwand 2a und zwei Seitenwände bzw. -platten auf, die jeweils einen Abschnitt 2b haben, der senkrecht zu der Bodenwand ist, sowie einen Abschnitt 2c, der so gebogen ist, daß er horizontal und koplanar zu dem entsprechenden Abschnitt der anderen Seitenwand des geformten Elementes ist.
Die Abdeckung 3 ist im wesentlichen behälterförmig und ihre Längsseitenwände weisen entsprechende koplanare Flansche 3a auf, die an den Abschnitten 2c der Seitenwände des rinnenförmigen Elementes 2 anliegen.
Die Abschlußwände der Abdeckung 3 weisen entsprechende, in Fig. 1 mit 3b gekennzeichnete Verlängerungen auf, die die Enden des rinnenförmigen Elementes 2 verschließen.
Das rinnenförmige Element 2 und die Abdeckung 3 sind, wie als (nicht einschränkendes) Beispiel in Fig. 1 und 3 dargestellt ist, mit Nieten 4 miteinander verbunden, die bei der dargestellten Ausführung durch röhrenförmige Elemente gebildet werden, die fest mit den Verlängerungen bzw. Flanschen 2c des rinnenförmigen Elementes 2 verbunden sind und sich durch entsprechende Löcher in den Flanschen 3a der Abdeckung 3 erstrekken und anschließend auf die Flansche gestaucht werden.
Die obere Wand der Abdeckung 3 weist vier Löcher 5 auf, die jeweils von Bünden 6 umgeben sind, die entsprechende entfernbare Verschlußelemente 7 halten.
Eine Endverlängerung der Abdeckung 3, die wie der Körper eines elektrischen Verbinders geformt ist, ist mit 8 gekennzeichnet.
Diese Verlängerung kann als ein separater Teil ausgebildet sein, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, der Verlängerungen bzw. Stifte 8a aufweist, die mit Ultraschall aufgestaucht werden können, um sie an der Abdeckung 3 zu befestigen.
Eine Vielzahl elektrischer Anschlüsse, beispielsweise vom Flachsteckertyp, die in den Zeichnungen nicht zu sehen sind, jedoch von bekanntem Typ sind, erstrecken sich in der Verbinderverlängerung 8 der Abdeckung 3. Praktischerweise bilden diese Anschlüsse eine Einheit mit den Leitern 9, die in die obere Wand der Abdeckung 3 integriert sind, oder sind zumindest mit ihnen verbunden und weisen vorstehende Enden auf (in Fig. 1 und 2 mit 9a gekennzeichnet), die sich durch die Löcher 5 in der Abdeckung erstrecken.
Die Bodenwand 2a des rinnenförmigen Elementes 2 weist vier Löcher auf, die in Fig. 2 mit 10 gekennzeichnet sind.
Vier Zündspulen, die in den Zeichnungen jeweils allgemein mit 11 gekennzeichnet sind, sind in dem Gehäuse angebracht, das durch das rinnenförmige Element 2 und die dazugehörige Abdekkung 3 gebildet wird. Jede Spule ist im wesentlichen vom in der britischen Patentanmeldung GB-A-2 231 729 des Anmelders der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Typ. Jede Spule enthält auf bekannte Weise eine isolierende Ummantelung 12, die die Primär- und Sekundärwicklungen eines Zündtransformators aufnimmt, und von der aus sich Eingangsanschlüsse und ein Ausgangsanschluß 14 (von denen nur einer in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist) an gegenüberliegenden Enden erstrecken.
Jede Zündspule 11 enthält einen Magnetkern, der durch einen Plattenstapel 15 gebildet wird, der sich im wesentlichen um die Ummantelung 12 herum erstreckt.
Jede Spule 11 und insbesondere ihr Plattenstapel 15 ist breiter als jedes Loch 10 in der Bodenwand des rinnenförmigen Elementes 2. Jede Spule 11 ist somit mit dem Großteil ihrer Ummantelung 12 zwischen dem rinnenförmigen Element 2 und der Abdeckung 3 angeordnet, wobei sich jedoch ein Teil ihrer Ummantelung nach unten durch ein Loch 10 in dem rinnenförmigen Element 2 erstreckt.
An jedes Loch 10 angrenzend weist das rinnenförmige Trägerelement 2 integrale Befestigungsverlängerungen 16 auf, die auf den Plattenstapel 15 der dazugehörigen Zündspule umgebogen werden (siehe insbesondere Fig. 1 und 2).
Die Zündspulen 11 sind vom sogenannten Kopftyp und werden direkt auf entsprechende Zündkerzen des Verbrennungsmotors aufgepaßt. Dementsprechend sind, wie in der britischen Patentanmeldung GB-A-2 231 729 beschrieben, elektrische Verbindungselemente mit dem Ausgangsanschluß 14 jeder Spule verbunden und in einer flexiblen röhrenförmigen Verlängerung 17 aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise einem Elastomermaterial, aufgenommen, die mit dem Abschnitt des Gehäuses 12 der Spule 11 verbunden ist, der von dem röhrenförmigen Element 2 vorsteht.
Die flexiblen röhrenförmigen Verlängerungen 17 der Spulen 11 werden in entsprechende Aussparungen in dem Verbrennungsmotor gepaßt, und ihre vorderen Enden werden auf die Enden der entsprechenden Zündkerzen aufgepaßt, deren Mittelelektroden so mit den Ausgangsanschlüssen 14 der zugehörigen Zündspulen 11 verbunden werden.
In Fig. 2 sind die Endabschnitte der Zündkerzen in gestrichelten Umrissen in dem Funktionszustand dargestellt, in dem die flexiblen röhrenförmigen Verlängerungen 17 der Zündspulen darauf aufgepaßt sind.
Die Eingangsanschlüsse 13 jeder Spule 11 sind nach oben gebogen und der Reihenfolge nach an den entsprechenden Enden 9a der Leiter 9, die in die obere Wand der Abdeckung 3 integriert sind, beispielsweise durch Widerstandsschweißen angeschweißt.
In Funktion ist der Verbinder 8 mit den Ausgängen einer Zündsteuereinheit verbunden, die die Zündspulen 11 über die in die Abdeckung 3 integrierten Leiter wahlweise ansteuern kann.
Die Bodenwand 2a des rinnenförmigen Elementes 2 weist praktischerweise weitere Löcher auf, die in Fig. 2 mit 18 gekennzeichnet sind und dem Durchtritt von Elementen des Verbrennungsmotors dienen.
Die Flansche 2c des rinnenförmigen Elementes 2 weisen Löcher 4a auf, in die die Elemente zur Befestigung der Zündeinheit an dem Verbrennungsmotor eingeführt werden können.
Die Zündspulen 11 und ihre zugehörigen Verbindungsverlängerungen 17 werden praktischerweise als vormontierte Einheiten hergestellt.
Die gesamte obenbeschriebene Einheit kann somit außerordentlich schnell, leicht und vor allem vollständig automatisch, beispielsweise mit elektronisch gesteuerten Montagemaschinen, montiert werden. Das heißt, zu der Montage gehört, wie leicht zu sehen ist, zunächst das Positionieren der Spulen 11 in den Löchern in der Bodenwand des rinnenförmigen Trägerelementes 2 und das Umbiegen der Verlängerungen 16 des rinnenförmigen Elementes, um die Spulen 11 zu befestigen, und anschließend werden die Abdeckung 3 und das rinnenförmige Trägerelement 2 zusammengenietet. Die Eingangsanschlüsse 13 der Spulen 11 können an den entsprechenden Enden 9a der Leiter angeschweißt werden, die von der Abdeckung 3 über die Löcher 5 in der oberen Wand der Abdeckung 3 getragen werden. Nach Beendigung des Schweißens werden die Löcher in der Oberseite der Abdeckung 3 verschlossen, indem die lösbaren Verschlußelemente bzw. Kappen 7 aufgepaßt werden.
Der außerordentlich einfache Aufbau der obenbeschriebenen Zündeinheit erleichtert auch Vorgänge, wenn, falls erforderlich, die Funktion der Zündspulen nach einer bestimmten Funktionsdauer überprüft wird.
Das rinnenformige Element 2 und die Leiter 9 der Abdeckung bilden gemeinsam eine Abschirmung gegen Funkstörung, die durch die Spulen in Funktion bewirkt wird.
Bei der obenstehenden Beschreibung und in den beigefügten zeichnungen werden die von der Abdeckung 3 getragenen Leiter durch Metallelemente gebildet, die in ihre obere Wand integriert sind. Bei einer Abwandlung jedoch könnten die Leiter durch vorgestanzte und gebogene Metallelemente gebildet werden, die an der Unterseite der oberen Wand der Abdeckung 3 angebracht und mit herkömmlichen Halteelementen, wie beispielsweise Eingriffszähnen oder -verlängerungen, daran gehalten werden, die eine Einheit mit der Wand bilden und über die Leiterelemente gestaucht werden, usw.
Fig. 4 zeigt in Draufsicht als Beispiel eine Leiterstruktur, die durch Stanzen hergestellt wird und in die Abdeckung 3 integriert (eingeformt) wird. Die Struktur enthält die Leiter 9 mit entsprechenden Verlängerungen 9a zur Verbindung mit den Spulen und Enden 9b, die sich durch den Verbinder 8 erstrekken, wie er in Fig. 2 und 7 dargestellt ist. Die in Fig. 4 dargestellte Struktur weist des weiteren Brücken 9c auf, die die verschiedenen Leiter 9 verbinden und die Struktur zusammenhalten, bis sie in die Abdeckung 3 integriert worden sind, wobei die Brücken anschließend entfernt werden, so daß die Leiter 9 elektrisch getrennt sind.
Fig. 5 ist eine Durchsichtdarstellung der Abdeckung 3 von oben, die die darin integrierte Leiterstruktur 9 zeigt. Das heißt, Fig. 5 zeigt die Anschlüsse 9a und 9b der Leiter 9 und die Brücken 9c, die durch die Löcher 5 und 5a von beiden Seiten der Abdeckung 3 aus zugänglich sind, so daß die Brücken abgetrennt und entfernt werden können. Die Anschlüsse 9a sind in gestricheltem Umriß in ihren Ausgangspositionen dargestellt, in denen sie koplanar zu den Leitern 9 sind; nachdem die Leiterstruktur in die Abdeckung integriert worden ist, werden die Anschlüsse 9a so gebogen, daß sie im wesentlichen parallel zu den Achsen der Löcher 5 sind, um sie anschließend mit den Anschlüssen der Spulen zu verbinden.
Fig. 6 zeigt eine Ausführung der Abdeckung 3, bei der eine Leiterstruktur, die der in Fig. 4 dargestellten ähnelt, befestigt wird, indem Stifte oder Verlängerungen, die eine Einheit mit der Abdeckung bilden und durch entsprechende Löcher in den Leitern 9 eingeführt werden, gestaucht werden (beispielsweise mit Ultraschall). Die gestauchten Verlängerungen sind in Fig. 6 mit 3g gekennzeichnet.
Natürlich können die Ausführungsformen und konstruktiven Einzelheiten im Vergleich zu den beschriebenen und lediglich als nichteinschränkendes Beispiel dargestellten weitgehend verändert werden, ohne damit vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den Ansprüchen dargestellt ist, wenn das Prinzip der Erfindung beibehalten wird.
Die Erfindung ist insbesondere nicht auf die Anzahl und die Anordnung von Spulen, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, beschränkt, sondern diese können sich entsprechend der Anzahl von Zylindern in dem Verbrennungsmotor unterscheiden, für den die Zündeinheit bestimmt ist.

Claims

1. Spulenzündeinheit für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, die umfaßt:

eine Vielzahl sogenannter Kopfzündspulen (11), die jeweils einen Zündtransformator enthalten, der in einer isolierenden Ummantelung (12) aufgenommen ist, von der aus sich Eingangsanschlüsse (13) und wenigstens ein Ausgangsanschluß (14) an entgegengesetzten Enden erstrekken, wobei der wenigstens eine Ausgangsanschluß (14) mit einer elektrischen Verbindungseinrichtung verbunden ist, die von einer röhrenförmigen Verlängerung (17) aus isolierendem Material getragen wird, die mit der Ummantelung (12) der Spule (11) verbunden ist und direkt auf eine Zündkerze gepaßt wird, und

einen Spulenträger (12), der eine Bodenwand (2a) mit einer Vielzahl von Löchern (10) enthält, die jeweils zu einer der Spulen (11) gehören, wobei sich durch diese Löcher die Verlängerungen (17) zur Verbindung mit den Zündkerzen über die Bodenwand (2a) hinaus erstrecken,

dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger ein rinnenförmiges Trägerelement (2) aus Metall umfaßt, wobei die Löcher (10) der Bodenwand (2a) kleiner sind als die breitesten Abschnitte der Spulen (11), und jede Spule (11) an der Bodenwand (2a) des rinnenförmigen Trägerelementes (2) so befestigt ist, daß sie sich teilweise durch ein dazugehöriges Loch (10) darin erstreckt, wobei die Spulenzündeinheit weiterhin enthält:

eine Abdeckung (3) aus elektrisch isolierendem Material, die mit dem rinnenförmigen Trägerelement (2) verbunden ist, eine Vielzahl von Löchern (5,6) mit entfernbaren Verschlußelementen (7) aufweist und eine Vielzahl von Leitern (9) trägt, die sich zwischen einem elektrischen Verbinder (8) an der Abdeckung und den Löchern (5, 6) erstrecken, wobei jedes Loch (5, 6) in der Abdeckung (3) zu einer Spule (11) gehört, und die Leiter (9) mit den Eingangsanschlüssen (13) der Zündspulen (11) an den zugehörigen Löchern (5, 6) verbunden sind.

2. Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Leitern (9) in einem Stück durch Ausstanzen aus einem Blech oder einem Streifen leitenden Materials, insbesondere Messing, hergestellt wird.

3. Zündeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (9) der Leiterstruktur entsprechende Enden (9b) aufweisen, die sich durch den elektrischen Verbinder (8) hindurch erstrecken, um die Spulen (11) in Funktion betreiben zu können.

4. Zündeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jedes Loch (10) angrenzend das rinnenförmige Trägerelement (2) integrale Befestigungsverlängerungen (16) aufweist, die auf die zugehörige Zündspule (11) umgebogen werden.

5. Zündeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (9) in die Abdeckung (3) integriert sind, und ihre Enden (9) in die Löcher (5, 6) darin (3) vorstehen.

6. Zündeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (9) einen gebogenen Abschnitt (9a) aufweisen, wobei die Löcher (5, 5a) in der Abdeckung Zugang zu den gebogenen Abschnitten (9a) von außen von einander gegenüberliegenden Seiten ermöglichen.

7. Zündeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (9a) der Leiter (9) so gebogen sind, daß sie im wesentlichen parallel zu den Achsen der entsprechenden Löcher (5) in der Abdeckung (3) sind.

8. Zündeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter an der Unterseite bzw. der Innenfläche der Abdeckung (3) befestigt sind.

9. Zündeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsanschlüsse (13) der Zündspulen (11) mit Enden der Leiter (9), die von der Abdeckung (3) getragen werden, durch Schweißen verbunden sind, das durch die Löcher (5, 6) in der Abdekkung (3) hindurch ausgeführt wird.

10. Zündeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rinnenförmige Trägerelement (2) und die Abdeckung (3) durch Niete (4) oder dergleichen miteinander verbunden sind.

11. Zündeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rinnenförmige Trägerelement (2) eine zweite Vielzahl von Löchern (18) für den Durchtritt von Elementen des Verbrennungsmotors aufweist.