EP0304038B2

EP0304038B2 - Zündeinheit für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: EP0304038B2
Application number: EP88113365A
Authority: EP
Inventors: Alfred Krappel; Johannes Guggenmos; Josef Holzmann; Georg Buchholz; Robert Tschuk
Original assignee: Magnetek May & Christe GmbH; Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Magnetek May & Christe GmbH; Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1987-08-18
Filing date: 1988-08-17
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2008-08-17
Also published as: DE3882459D1; DE3727458A1; ES2042663T5; US5038745A; ES2042663T3; EP0304038A3; EP0304038B1; EP0304038A2; DE3727458C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündeinheit für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Zündeinheit ist aus der DE-A-36 20 826 bekannt. Bei dieser bekannten Zündeinheit besteht die mit dem Zündkerzenstecker integrierte Zündspule im wesentlichen aus einem stabförmigen ferromagnetischen Kern, einem den Kern umgebenden Innenhüllzylinder aus einem Isolierwerkstoff, auf dessen äußeren Umfang die Sekundärwicklung aufgebracht ist, und einem die Sekundärwicklung mit Radialabstand umgebenden, ebenfalls aus Isolierwerkstoff bestehenden Außenhüllzylinder, der auf seinem Außenumfang die Primärwicklung trägt. Die Zwischenräume zwischen dem stabförmigen Kern, dem Innenhüllzylinder und dem Außenhüllzylinder sind dabei mit einer elektrisch isolierenden Vergußmasse ausgefüllt. Diese Zündspule ist auf den zugehörigen Zündkerzenstecker derart aufgesetzt, daß die Axialrichtungen des länglichen stabförmigen Kerns und des Zündkerzensteckers zusammenfallen. Zur Integration des Zündkerzensteckers mit der stabförmigen Zündspule ist die gesamte Zündeinheit in einem Hüllzylinder aus einem elastischen Isolierwerkstoff eingebettet.
Der Nachteil dieser bekannten Zündeinheit besteht insbesondere darin, daß sie in Axialrichtung des Zündkerzensteckers einen sehr großen Einbauraum benötigt, was auf die Ausrichtung der Zündspulenlängsachse in Axialrichtung des Zündkerzensteckers zurückzuführen ist. Aufgrund ihres großen Platzbedarfes in Axialrichtung des Zündkerzensteckers ist die bekannte Zündeinheit für den Einbau in modernen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren nur unzureichend geeignet, da bei diesen aufgrund des zunehmend geringer werdenden Platzangebotes im Motorraum moderner Automobile eine möglichst geringe Bauhöhe angestrebt wird.
Ferner ist aus der US-A-4 514 712 eine Zündeinheit für Brennkraftmaschinen bekannt. Diese bekannte Zündeinheit weist eine mit einem Zündkerzenstecker integrierte Zündspule mit einem ferromagnetischen Kern auf, um den eine von einem Isolierkörper umgebene Primär- und Sekundärwicklung angeordnet ist. Zwischen den Schichten der Sekundärwicklung können zur besseren Isolationssicherheit Lagen von Wachs-Papier angeordnet werden. Bei dieser bekannten Zündeinheit sind zwar die Zündspule und der Zündkerzenstecker derart zueinander angeordnet, daß die Axialrichtungen des Zündkerzensteckers und des Zündspulenkerns zumindest annähernd einen rechten Winkel bilden. Da aber die Zündspule und der Zündkerzenstecker in Axialrichtung des Zündkerzensteckers nicht hintereinander angeordnet sind, ist diese bekannte Zündeinheit aufgrund ihres großen Platzbedarfes für den Einbau in modernen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen nicht geeignet.
Eine Zündeinheit der eingangs genannten AA ist aus der veröffentlichung SAE Technical Paper Series, Nissan V6 3.0 Litre, 4-Cam 24-Valve, High Performance Engine, Februar 1987 bekannt. Die bekannte Zündeinheit umfaßt eine mit einem Zündkerzenstecker integrierte Zündspule, bei der die Zündspule und der Zündkerzenstecker in dessen Axialrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei die Axialrichtungen des Zündkerzensteckers und eines Hauptens der Zündspule zumindest annähernd einen rechten Winkel bilden.
Ein ähnliches Gegenstand ist in der Zeitschrift Automotive Engineering, Juni 1986, Seiten 102 bis 105 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Züdeinheit der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei geringen Platebedarf, bester Funktionalität, Isolationssicherheit, Temperaturbeständigkeit, Vibrationsfestigkeit und guten Weitungsgrad für alle Zündeinheiten eine möglichst gleiche Induktivität gewährleistet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch das Merkmal des Patentanspruchs 1, nach dem die Zündspule und der Zündkerzenstecker in dessen Axialrichtung derart hintereinander angeordnet sind, daß die Axialrichtungen des Zündkerzensteckers und des Hauptkerns der Zündspule zumindest annähernd einen rechten Winkel bilden, wird erreicht, daß die Zündeinheit in dem zwischen den beiden obenliegenden Nockenwellen moderner Vierventil-Brennkraftmaschinen verbleibenden engen Raum Platz findet, ohne daß die Zündeinheit in Axialrichtung des Zündkerzensteckers über den Zylinderkopfdeckel der Brennkraftmaschine hinausragt. Über den Zylinderkopfdeckel der Brennkraftmaschine hinausragende Zündeinheiten, wie sie beispielsweise aus der vorstehend gewürdigten DE-A-36 20 826 bekannt sind, sind für den Einbau in modernen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen nur unzureichend geeignet, da bei diesen aufgrund der aus aerodynamischen Gründen immer flacher werdenden Motorhauben moderner Automobile eine möglichst geringe Bauhöhe angestrebt wird. Die im Anspruch 1 genannte Anordnung von Zündspule und Zündkerzenstecker zueinander ermöglicht die Realisierung eines Einzelzündspulen-Zündsystems, bei dem jeder einzelnen Zündkerze unmittelbar eine Zündspule zugeordnet ist. Ein solches Einzelzündspulen-Zündsystem hat den Vorteil, daß keine offenen Funkenstrecken existieren und darüber hinaus keine Hochspannungszündleitungen benötigt werden, die einerseits als Antennen wirken und andererseits durch Tiere beispielsweise Marder, leicht beschädigt werden können. Durch die Verwendung der Zündeinheit kann daher ein äußerst störungsfreies und funktionssicheres Zündsystem realisiert werden.
Da ferner die Länge der bei einer aus DE-A-3620826 bekannten Zündeinheit verwendeten Zündspulen in Kernrichtung größer ist als die verfügbare Breite im Zylinderkopf moderner Vierventil-Brennkraftmaschinen, kann die Anordnung von Zündspule und Zündkerzenstecker nur mit Hilfe einer Zündspule mit einem sehr hohen Wirkungsgrad realisiert werden, die bei gleicher Induktivität in Axialrichtung ihres Kerns im Vergleich zu den üblichen Zündspulen eine deutlich kürzere Länge aufweist. Eine derartige in ihrem Wirkungsgrad deutlich verbesserte, und damit kompaktere Zündspule wurde gemäß Patentanspruch 1 dadurch realisiert, daß die Endbereiche des Hauptkerns über mindestens einen außerhalb der Primär- und Sekundärwicklung befindlichen Kernteil miteinander verbunden sind. Durch diese magnetische Verbindung der Endbereiche des Hauptkerns wird das magnetische Streufeld minimiert, was zu einer deutlichen Verbesserung des Wirkungsgrades und damit des Platzbedarfes bezogen auf die gewünschte Induktivität der Zündspule führt.
Eine Schwierigkeit bei der Realisierung der erfindungsgemäßen Zündeinheit lag darin, die vom Zündkerzenstecker aufgrund des Kontaktdrucks und der Wärmespannung der Brennkraftmaschine auf die Zündspule ausgeübte Kraft so auf deren am Zylinderkopfdeckel der Brennkraftmaschine befestigten Eisenkern zu übertragen, daß die Wicklung der Zündspule nicht beschädigt wird. Während bei der aus der vorstehend gewürdigten DE-A-36 20 826 bekannten Zündeinheit die von Zündkerzenstecker auf die Zündeinheit übertragene Kraft direkt in den Eisenkern eingeleitet wird, muß beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung die vom Zündkerzenstecker auf die Zündspule ausgeübte Kraft indirekt über die Wicklung der Zündspule auf deren Eisenkern übertragen werden. Diese Schwierigkeit wurde beim Gegenstand des Patentanspruchs 1 der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Wicklungsdrähte der Primärwicklung und/oder der Sekundärwicklung lagenweise gewickelt sind und daß zwischen den einzelnen Wicklungslagen jeweils eine Isolierpapierschicht vorgesehen ist. Da bei dieser Wicklungstechnik die einzelnen Wicklungslagen neben der Drahtisolierung zusätzlich noch durch eine Isolierpapierschicht gegeneinander isoliert sind, wird eine sehr gute Isolationssicherheit und Robustheit gegenüber mechanischer Beanspruchung erreicht.
Gemäß einem Merkmal des Patentanspruchs 1 der vorliegenden Erfindung ist der Spulenkern aus zwei E-förmigen Hälften zusammengesetzt, deren mittlere E-Schenkel zusammen den Hauptkern bilden. Bei dieser Ausführung des Spulenkerns können die beiden mittleren E-Schenkel der beiden E-förmigen Spulenkernhälften in einfacher Weise in die Öffnung der Primärspule eingeführt werden.
Um einen gleichmäßigen Zündkerzenabbrand zu erreichen, ist es erforderlich, daß alle in einem Einzelspulenzündsystem verwendeten Zündspulen aufgaben gemäß möglichst die gleiche Induktivität haben. Diese wird maßgeblich durch einen definierten Luftspalt im Spulenkern bestimmt. Dieser ist bei Verwendung eines Spulenkerns aus zwei E-förmigen Hälften zwischen den beiden mittleren, den Hauptkern bildenden E-Schenkeln vorgesehen. Durch die Anordnung des Luftspalts im Inneren der Primärspule kann ein unerwünschtes magnetisches Streufeld vermieden werden.
Durch die Kombination der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale der Erfindung konnte eine Zündeinheit für Brennkraftmaschinen geschaffen werden, die sich bei bester Funktionalität, Isolationssicherheit, Temperaturbeständigkeit und Vibrationsfestigkeit durch einen geringen Platzbedarf in Axialrichtung des Zündkerzensteckers auszeichnet, wobei durch die Anordnung des Luftspaltes sichergestellt wird, daß alle Zündeinheiten möglichst die gleiche Induktivität besitzen.
Damit die beiden E-förmigen Hälften des Spulenkerns nicht auseinanderfallen oder damit ferner an den Stellen, an denen die beiden E-förmigen Hälften aneinanderstoßen, kein den Wirkungsgrad der Zündspule nennenswert beeinträchtigendes Streufeld entsteht, sind die äußeren Schenkel der beiden E-förmigen Hälften miteinander starr verbunden.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn die äußeren Schenkel der beiden E-förmigen Hälften miteinander verschweißt sind. Durch die Verschweißung der äußeren Schenkel der E-förmigen Hälften des Spulenkerns kann ein unerwünschter Luftspalt zwischen den beiden Spulkernhälften vollständig vermieden werden. Auf diese Weise kann ein an derartigen Verbindungsstellen üblicherweise auftretendes magnetisches Streufeld nahezu vollständig vermieden werden, wodurch ein optimaler Wirkungsgrad der Zündspule gewährleistet ist. Die luftspaltfreie Verbindung der beiden Spulenkernhälften hat ferner den Vorteil, daß die Zündspule mit nur einer geringen Fertigungstoleranz hinsichtlich ihrer Induktivität hergestellt werden kann. Die Verschweißung der beiden Spulenkernhälften hat gegenüber einer Schraub- oder Nietverbindung auch den Vorteil, daß an den Verbindungsstellen keine Verdrängung des magnetischen Flusses stattfindet.
Zur einfachen Befestigung der gesamten aus dem Zündkerzenstecker und der Zündspule bestehenden Zündeinheit am Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors ist in den Ansatzbereichen der äußeren Schenkel der beiden E-förmigen Hälften des Spulenkerns jeweils eine Bohrung zur Aufnahme einer Befestigungsschraube vorgesehen.
Um den Querschnitt des Spulenkerns im Bereich der für die Aufnahme von Befestigungsschrauben vorgesehenen Bohrungen beizubehalten, sind die Ansatzbereiche der äußeren Schenkel der beiden E-förmigen Hälften des Spulenkerns verstärkt ausgebildet, wobei die Bohrungen zumindest teilweise in den Verstärkungsbereichen angeordnet sind.
Die durch die lagenweise Wicklung der Wicklungsdrähte der Primärwicklung und/oder der Sekundärwicklung erreichte gute Isoliersicherheit und Durchschlagfestigkeit kann noch dadurch optimiert werden, daß die Wicklungsdrahtabschnitte einer Wicklungslage jeweils mit Abstand zueinander angeordnet werden und die Freiräume zwischen den Wicklungsdrahtabschnitten mit einer isolierenden Gießmasse ausgefüllt werden.
Vorzugsweise beträgt der Abstand der Wicklungsdrahtabschnitte etwa 5 bis 10% des jeweiligen Wicklungsdrahtdurchmessers. Dieser Abstand der Wicklungsdrahtabschnitte stellt ein Optimum hinsichtlich der beiden konkurrierenden Ziele, nämlich die Zündspule einerseits möglichst kompakt und andererseits möglichst isoliersicher auszubilden, dar.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung besteht der die Primär- und Sekundärwicklung umgebende Isolierkörper vollständig aus Gießmasse, wobei er ohne Verwendung eines separaten Hüllkörpers in einem Stück gegossen ist. Ein derartiger Isolierkörper ist einerseits kostengünstig herzustellen (da kein separater mit Gießmasse auszufüllender Hüllkörper benötigt wird) und hat andererseits gegenüber dem bekannten Isolierkörper technische Vorteile. So können bei dem erfindungsgemäßen Isolierkörper, im Unterschied zum bekannten Isolierkörper, keine unterschiedlichen Wärmeausdehnungen auftreten, da er homogen aus demselben Werkstoff hergestellt ist. Er hat deshalb auch keine Trennschicht, die beim bekannten Isolierkörper zwischen dem Hüllkörper und der angrenzenden Gießmasse zu Glimmentladungen führen kann.
Um eine Funkenerrosion zwischen dem Spulenkern und dem Isolierkörper zu verhindern, ist die äußere Form des Isolierkörpers so ausgebildet, daß dieser bei Verwendung eines aus zwei E-förmigen Hälften zusammengesetzten Spulenkerns an dessen innerem Umfang weitgehend anliegt.
Durch die Ausbildung des Isolierkörpers in Form einer Handhabe wird erreicht, daß die gesamte aus Zündkerzenstecker und Zündspule mit Spulenkern bestehende Zündeinheit insbesondere bei der Montage am bzw. Demontage vom Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors griffsicher gehandhabt werden kann.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die mit der Primärspule verbundenen Primäranschlußkontakte in Axialrichtung der Primärspule aus dem Isolierkörper herausgeführt. Diese Anordnung der Primäranschlußkontakte führt im Unterschied zur Anordnung der Primäranschlußkontakte der Primärspule in Axialrichtung des Zündkerzensteckers nicht zu einer unerwünschten Zunahme der Bauhöhe der Zündeinheit in Axialrichtung des Zündkerzensteckers.
Vorteilhaft sind dabei die Primäranschlußkontakte in einem steckerförmigen Fortsatz des Isolierkörpers angeordnet. An diesem sind vorzugsweise Rastnasen zum Verrasten eines den steckerförmigen Fortsatz übergreifenden korrespondierenden Steckers vorgesehen. Durch die Verrastung des den steckerförmigen Fortsatz übergreifenden korrespondierenden Steckers wird eine sichere Steckverbindung erreicht.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist an dem dem Zündkerzenstecker zugewandten Ende des Isolierkörpers ein mit der Sekundärwicklung elektrisch verbundenes Kontaktelement vorgesehen, durch das eine sichere Kontaktierung mit dem Zündkerzenstecker hergestellt wird.
Zum Ausgleich einer etwaigen Achsverschiebung zwischen der Achse der Zündkerze und damit auch des aufgesteckten Zündkerzensteckers und der Achse der am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors festgeschraubten Zündspule ist zwischen dem Kontaktelement und dem elektrisch leitenden Teil des Zündkerzensteckers eine gelenkartig bewegliche, elektrisch leitende Verbindung vorgesehen.
Vorzugsweise ist diese gelenkartig bewegliche, elektrisch leitende Verbindung durch ein kostengünstig herzustellendes Federelement gebildet.
Um ferner die in Axialrichtung der Zündkerze auftretenden Toleranzen und Vibrationsbewegungen zwischen der Zündkerze und der aus dem Zündkerzenstecker und aus der. am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors befestigten Zündspule bestehenden Zündeinheit ausgleichen zu können, ist als auf die Mittelelektrode der betreffenden Zündkerze einwirkendes Kontaktteil des Zündkerzensteckers eine zu ihrem freien Ende hin sich konisch erweiternde Schraubenfeder vorgesehen. Durch die konische Ausbildung der Schraubenfeder wird neben einer guten Kontaktierung aufgrund der großen Anlagefläche an der ebenfalls konischen Zündkerzenmittelelektrode auch ein einfaches Aufstecken der Zündeinheit auf die Zündkerze gewährleistet.
Um ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Kontaktbereich zwischen der Zündkerzenmittelelektrode und dem Kontaktteil des Zündkerzensteckers zu verhindern, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung als Teil des Zündkerzensteckers eine Umhüllung vorgesehen, die über den Kontaktteil des Zündkerzensteckers hinausragt und eine den (Porzellan-) Zündkerzenhals vollständig abdeckende und am Schraubenkopf der Zündkerze ringsum fest anliegende Tülle bildet.
Um einerseits einen guten Preßsitz des Tüllenendes auf dem Schraubenkopf der Zündkerze und andererseits ein leichtes Einfädeln des Zündkerzenhalses in die Tülle zu erreichen, nimmt der Innendurchmesser der Tülle im Bereich ihres freien Endes nach außen hin zu. Da das Tüllenende mit einem Preßsitz am Schraubenkopf der Zündkerze ringsum fest anliegen muß, ist es erforderlich, daß die Umhüllung des Zündkerzensteckers flexibel ist. Sie wird daher vorteilhaft aus einem elastischen Silikonkautschuk hergestellt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Vorderansicht einer auf eine Zündkerze aufgesteckten Zündeinheit nach der Erfindung,
Fig. 2: die Zündeinheit von Fig. 1 in Seitenansicht,
Fig. 3: eine Draufsicht der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Zündeinheit, in der die nicht sichtbaren Teile des Spulenkerns gestrichelt eingezeichnet sind,
Fig. 4: einen Querschnitt des Zündkerzensteckers der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Zündeinheit und
Fig. 5: den Detailausschnitt A von Fig. 4 in fünffacher Vergrößerung.

Die in den Figuren dargestellte Zündeinheit besteht im wesentlichen aus einer Zündspule 10 und einem an diese unmittelbar angesetzten Zündkerzenstecker 12. Die Zündspule 10 weist einen aus zwei E-förmigen Hälften 14 und 16 zusammengesetzten Spulenkern 18 auf, dessen mittlere E-Schenkel 20 und 22 den insgesamt mit 24 bezeichneten Hauptkern bilden. (siehe dazu insbesondere auch Fig. 3) Um diesen quer zur Axialrichtung des Zündkerzensteckers 12 verlaufenden Hauptkern 24 ist die in den Figuren nicht dargestellte Primär- und Sekundärwicklung der Zündspule 10 konzentrisch angeordnet. Die Primär- und Sekundärwicklung der Zündspule 10 ist in einen Isolierkörper 26 eingegossen, der vollständig aus einer homogenen Gießmasse besteht und ohne Verwendung eines Hüllkörpers als Form in einem Stück gegossen ist. Nahe seines oberen Endes weist der Isolierkörper 26 beidseitig jeweils eine Vertiefung 28 bzw. 30 auf, die es ermöglichen, daß die gesamte Zündeinheit in einfacher Weise auf eine Zündkerze 32 aufgesteckt und auch wieder abgezogen werden kann. Zur primärseitigen Kontaktierung der Zündspule 10 sind die mit der Primärspule elektrisch verbundenen Primäranschlußkontakte 34 und 36 in Axialrichtung der Primärspule und damit des Hauptkernes 24 oberhalb des Spulenkems 18 aus dem Isolierkörper 26 herausgeführt. Die Primäranschlußkontakte 34 und 36 sind dabei in einem an den Isolierkörper 26 angegossenen steckerförmigen Fortsatz 38 angeordnet. Dieser hat einen nahezu rechteckförmigen Querschnitt und weist auf seiner Oberseite eine Führungsnut 40 für einen in den Figuren nicht dargestellten korrespondierenden Stecker auf. Um einen solchen, den steckerförmigen Fortsatz 38 übergreifenden korrespondierenden Stecker an dem steckerförmigen Fortsatz 38 des Isolierkörpers 26 sicher verrasten zu können, sind an den beiden seitlichen Außenflächen des steckerförmigen Fortsatzes 38 Rastnasen 42 und 44 vorgesehen. (siehe dazu auch Fig. 3) Wie ferner aus der Figur 1 zu entnehmen ist, ist der dem Zündkerzenstecker 12 zugewandte untere Teil des Isolierkörpers 26 von vome gesehen im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet. An dem den Zündkerzenstecker 12 zugewandten Ende des Isolierkörpers 26 ist ein in den oberen Teil der Umhüllung 46 des Zündkerzensteckers 12 eingeführtes Verbindungsstück 48 angegossen. (siehe dazu auch Fig. 4) Wie aus Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, bildet die Umhüllung 46 des Zündkerzenstekkers 12 im Bereich der Zündkerze 32 eine deren Zündkerzenhals 50 vollständig abdeckende und an deren Schraubenkopf 52 ringsum festanliegende Tülle. Der innere Aufbau des Zündkerzensteckers 12 sowie dessen Gelenkverbindung mit der Zündspule 10 wird anhand der Figuren 4 und 5 erläutert werden.
In Fig. 2 ist die in Fig. 1 gezeigte Zündeinheit in Seitenansicht dargestellt. Dieser Figur kann neben den bereits anhand von Fig. 1 erläuterten Merkmalen zusätzlich die Schweißverbindung 54 der beiden äußeren Schenkel 56 und 58 der beiden E-förmigen Hälften 14 und 16 des Spulenkerns 18 entnommen werden. Durch die Verschweißung der äußeren Schenkel 56 und 58 der beiden E-förmigen Hälften 14 und 16 des Spulenkerns 18 kann ein Luftspalt und damit ein unerwünschtes magnetisches Streufeld vermieden werden, was zu einem guten Wirkungsgrad der Zündspule 10 beiträgt.
Aus der in Fig. 3 gezeigten Draufsicht der Zündspuleneinheit geht insbesondere die besondere Ausbildung des Spulenkerns 18, dessen unsichtbare Teile gestrichelt eingezeichnet sind, hervor. Wie in der Figur deutlich erkennbar ist, ist der Spulenkem 18 aus zwei E-förmigen Hälften 14 und 16 zusammengesetzt, deren mittlere E-Schenkel 20 und 22 zusammen den Hauptkem 24 bilden, der von der in der Figur nicht dargestellten Primär- und Sekundärwicklung der Zündspule 10 konzentrisch umgeben ist. Zwischen den beiden mittleren E-Schenkeln 20 und 22 ist ein definierter Luftspalt 60 vorgesehen, durch den die Induktivität der Zündspule maßgeblich beeinflußt wird. Die äußeren Schenkel 56 und 58 bzw. 62 und 64 der E-förmigen Hälften 14 und 16 des Spulenkems 18 sind durch die Schweißverbindungen 54 bzw. 66 miteinander fest verbunden, wodurch sich die bereits vorstehend erläuterten Vorteile ergeben. Die Ansatzbereiche 68, 70, 72 und 74 der äußeren Schenkel 56, 58, 62 und 64 der beiden E-förmigen Hälften 14 und 16 des Spulenkerns 18 sind verstärkt ausgebildet, wobei in diesen Verstärkungsbereichen Bohrungen 76, 78, 80 und 82 zur Aufnahme von in der Fig. nicht dargestellten Befestigungsschrauben vorgesehen sind. Um den Spulenkern 18 beim Befestigen der Zündeinheit an einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors nicht zu beschädigen, sind an der Unterseite des Spulenkerns 18 bei den Bohrungen 76, 78, 80 und 82 an den Spulenkern 18 angeschweißte Beilagscheiben 84, 86, 88 und 90 vorgesehen. (siehe dazu auch Fig. 1)
Figur 4 zeigt den inneren Aufbau des Zündkerzensteckers 12. Das an das untere Ende des Isolierkörpers 26 der Zündspule angegossene und in die Umhüllung 46 des Zündkerzensteckers 12 eingeführte Verbindungsstück 48 trägt an seinem freien Ende ein mit der Sekundärwicklung der Zündspule 10 elektrisch verbundenes Kontaktelement 92. Dieses ist mit dem elektrisch leitenden Teil 94 des Zündkerzensteckers 12 durch eine gelenkartig bewegliche, elektrisch leitende Verbindung in Form eines Federelementes 96 verbunden. Durch diese gelenkartig bewegliche Verbindung kann eine Abweichung der Achsrichtung des Verbindungsteiles 48 der Zündspule 10 von der Axialrichtung der Zündkerze 32 ausgeglichen werden. Das elektrisch leitende Teil 94 des Zündkerzensteckers 12 ist mit einer elektrisch leitenden Schraubenfeder 98 verbunden, durch die der Kontakt des elektrisch leitenden Teils 94 des Zündkerzensteckers 12 mit der Mittelelektrode 100 der Zündkerze 32 hergestellt wird.
In Figur 5 ist der die Kontaktierung des Zündkerzensteckers 12 mit der Mittelelektrode 100 der Zündkerze 32 zeigende Ausschnitt A von Fig. 4 in fünffacher Vergrößerung dargestellt. Wie dieser vergrößerten Darstellung besonders deutlich zu entnehmen ist, nimmt der Durchmesser der Schraubenfeder 98 zu ihrem freien Ende hin kontinuierlich zu. Sie bildet auf diese Weise einen sich öffnenden Konus, der an dem konischen Ende 102 der Zündkerzenmittelelektrode 100 großflächig anliegt, wodurch ein besonders guter elektrischer Kontakt gewährleistet ist.

Claims

Zündeinheit für Verbrennungsmotoren, mit einer mit einem Zündkerzenstecker (12) integrierten Zündspule (10) mit einem ferromagnetischen Kern (18), um dessen Hauptkern (24) eine von einem Isolierkörper (26) umgebene Primär- und Sekundärwicklung angeordnet ist,
wobei die Zündspule (10) und der Zündkerzenstekker (12) in dessen Axialrichtung derart hintereinander angeordnet sind, daß die Axialrichtungen des Zündkerzensteckers (12) und des Hauptkerns (24) der Zündspule (10) zumindest annähernd einen rechten Winkel bilden,

und die Endbereiche des Hauptkerns (24) über mindestens einen außerhalb der Primär- und Sekundärwicklung befindlichen Kernteil (14, 16) miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wicklungsdrähte der Primärwicklung und/ oder der Sekundärwicklung lagenweise gewickelt sind,

daß zwischen den einzelnen Wicklungslagen jeweils eine Isolierpapierschicht vorgesehen ist,

daß der Spulenkern (18) aus zwei E-förmigen Hälften (14, 16) zusammengesetzt ist, deren mittlere E-Schenkel (20, 22) zusammen den Hauptkern (24) bilden, und

daß zwischen den beiden mittleren, den Hauptkern (24) bildenden E-Schenkeln (20, 22) ein definierter Luftspalt (60) vorgesehen ist.
Zündeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Schenkel (56, 58, 62, 64) der beiden E-förmigen Hälften (14, 16) miteinander starr verbunden sind.
Zündeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Schenkel (56, 58, 62, 64) der beiden E-förmigen Hälften (14, 16) miteinander verschweißt sind.
Zündeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ansatzbereichen (68. 70, 72, 74) der äußeren Schenkel (56, 58, 62. 64) der beiden E-förmigen Hälften (14, 16) des Spulenkerns (18) jeweils eine Bohrung (76, 78, 80, 82) zur Aufnahme einer Befestigungsschraube vorgesehen ist.
Zündeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansatzbereiche (68, 70, 72, 74) der äußeren Schenkel (56, 58, 62, 64) der beiden E-förmigen Hälften (14, 16) des Spulenkerns (18) verstärkt ausgebildet sind und daß die Bohrungen (76, 78, 80, 82) zumindest teilweise in den Verstärkungsbereichen vorgesehen sind.
Zündeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsdrahtabschnitte einer Wicklungslage jeweils mit Abstand zueinander angeordnet sind und daß die Freiräume zwischen den Wicklungsdrahtabschnitten mit einer isolierenden Gießmasse ausgefüllt sind.
Zündeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Wicklungsdrahtabschnitte etwa 5 bis 10% des jeweiligen Wicklungsdrahtdurchmessers beträgt.
Zündeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Primär- und Sekundärwicklung umgebende Isolierkörper (26) vollständig aus Gießmasse besteht und ohne Hüllkörper in einem Stück gegossen ist.
Zündeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (26) bei Verwendung eines aus zwei E-förmigen Hälften (14, 16) zusammengesetzten Spulenkerns (18) an dessen innerem Umfang weitgehend anliegt.
Zündeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (26) in Form einer Handhabe ausgebildet ist.
Zündeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Primärspule verbundenen Primäranschlußkontakte (34, 36) in Axialrichtung der Primärspule aus dem Isolierkörper (26) herausgeführt sind.
Zündeinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet. daß die Primäranschlußkontakte (34, 36) in einem steckerförmigen Fortsatz (38) des Isolierkörpers (26) angeordnet sind.
Zündeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem steckerförmigen Fortsatz (38) Rastnasen (42, 44) zum Verrasten eines den steckerförmigen Fortsatz (38) übergreifenden Steckers vorgesehen sind.
Zündeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Zündkerzenstecker (12) zugewandten Ende des Isolierkörpers (26) ein mit der Sekundärwicklung elektrisch verbundenes Kontaktelement (92) vorgesehen ist.
Zündeinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kontaktelement (92) und dem elektrisch leitenden Teil (94) des Zündkerzensteckers (12) eine gelenkartig bewegliche, elektrisch leitende Verbindung (96) vorgesehen ist.
Zündeinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkartig bewegliche, elektrisch leitende Verbindung (96) durch ein Federelement gebildet ist.
Zündeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß als auf die Mittelelektrode (100) einer Zündkerze (32) einwirkendes Kontaktteil des Zündkerzensteckers (12) eine zur ihrem freien Ende hin sich konisch erweiternde Schraubenfeder (98) vorgesehen ist.
Zündeinheit nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Teil des Zündkerzensteckers (12) eine Umhüllung (46) vorgesehen ist, die über den Kontaktteil (98) des Zündkerzensteckers (12) hinausragt und eine den Zündkerzenhals (50) vollständig abdeckende und am Schraubenkopf (52) der Zündkerze (32) ringsum festanliegende Tülle bildet.
Zündeinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Tülle im Bereich ihres freien Endes nach außen hin zunimmt.
Zündeinheit nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (46) aus elastischem Silikon-Kautschuk besteht.