EP0432741B1 - Zündverteiler für Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

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EP0432741B1
EP0432741B1 EP90123855A EP90123855A EP0432741B1 EP 0432741 B1 EP0432741 B1 EP 0432741B1 EP 90123855 A EP90123855 A EP 90123855A EP 90123855 A EP90123855 A EP 90123855A EP 0432741 B1 EP0432741 B1 EP 0432741B1
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EP
European Patent Office
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cap
embedded
electrode
ignition distributor
center electrode
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EP90123855A
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Klaus Dipl.-Ing. Bahm
Roland Dr. Dipl.-Ing. Michal
Horst Dipl.-Ing. Behnke
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Daimler Benz AG
Doduco Solutions GmbH
Original Assignee
Mercedes Benz AG
Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/40Securing contact members in or to a base or case; Insulating of contact members
    • H01R13/405Securing in non-demountable manner, e.g. moulding, riveting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/02Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors
    • F02P7/021Mechanical distributors
    • F02P7/022Details of the distributor rotor or electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/60Devices for interrupted current collection, e.g. commutating device, distributor, interrupter

Definitions

  • the invention relates to an ignition distributor with the features specified in the preamble of claim 1.
  • Such an ignition distributor is partially described (except for the non-cylindrical outer surface) in DE - 37 43 940 A1.
  • the distributor is attached directly to the engine block so that it forms the lower part of the distributor housing, in which the distributor rotor is rotatably mounted.
  • the top of the distributor housing is usually a cap made of a synthetic resin (generally a polyester synthetic resin or an epoxy resin).
  • This distributor cap has on its inside distributed around the circumference a plurality of fixed electrodes (fixed electrodes) as well as a central electrode which transmits the ignition voltage to the electrode of the distributor rotor, which from there overturns through an air gap to the fixed electrodes.
  • the distributor Due to its location directly on the engine block, the distributor is exposed to a high operating temperature of approximately 130 ° C. All elements of the distributor must be able to withstand this temperature in the long term.
  • the spark - corresponding to the number of cylinders in the engine - strikes several times in the course of a distributor rotor revolution, so that the center electrode of the distributor cap is many times stronger is loaded than the fixed electrodes, which complicates the fact that the ignition distributor directly attached to the engine block is in any case at a high operating temperature and the plastic from which the distributor cap is formed is simultaneously loaded with the high electrical voltage of up to 35 kV . Therefore, cracks develop in the plastic surrounding the center electrode, which become visible after a driving distance of approximately 10,000 km. Subsequently, the cracks intensify and deepen, and parts of the plastic crumble and break out. In order to counter this, the motor vehicle manufacturer recommends that the distributor cap and the distributor rotor be changed after a distance of 10,000 km. This leads to increased service costs.
  • the invention has for its object to design an ignition distributor of the type mentioned with as little effort as possible so that it has a longer life.
  • the use of a rounded center electrode makes the ignition distributor only slightly more expensive, but leads to considerable cost savings due to the many times longer service life over the operating time of the motor vehicle and - which is usually even more important for the driver - increases the reliability of the motor vehicle.
  • the fixed electrodes do not require a correspondingly rounded outer surface; it is cheaper for them if they are angular in the embedded area.
  • rounding radii greater than 0.5 mm, preferably greater than 1 mm.
  • a service life was achieved in the test that corresponds to a travel distance of 100,000 km; the lifespan could therefore be increased by a factor of 10.
  • the center electrode In order to secure the center electrode against longitudinal displacements, it requires a lateral surface which has a shape deviating from the rectangular shape in longitudinal section; in order to secure it against twisting, it needs a cross-section deviating from the circular shape. In both cases, the deviations should be formed by roundings, so that the central electrode is given a belly and / or a waist and has a preferably oval cross section at least over part of the length of its embedded section.
  • the ignition distributor shown in Figure 1 has a distributor rotor 1, which is attached to the head 2 of the camshaft 3 of an internal combustion engine.
  • the area of the engine block 4 surrounding the head 2 of the camshaft 3 is part of the housing of the ignition distributor and is provided for this purpose with a flat recess 5 into which a shell 6 made of synthetic resin is inserted.
  • the ignition distributor housing is closed by a distributor cap 7, which is screwed to the engine block 4 by screws 8 and thereby overlaps the edge of the shell 6 and fixes the shell 6, a sealing ring being used to seal the interior of the distributor between the distributor cap 7 and the shell 6 9 is provided.
  • the distributor cap has a central dome 10 for receiving a central electrode 11 and a number of outer domes 12 corresponding to the number of cylinders of the internal combustion engine for receiving fixed electrodes 13, which have a surface 13a lying on the inside of the distributor cap and facing the longitudinal central axis 114 of the distributor.
  • the central electrode 11 has a cylindrical extension 14 which leads to a first electrode 15 of the distributor rotor 1, a narrow air gap remaining between the cylindrical section 14 of the central electrode and the first electrode 15, so that there is a spark gap between them.
  • the first electrode 15 is connected via an electrical line, in which an electrical resistor 16 (interference suppression) can be connected to a second electrode 17, which is arranged at one end of the distributor rotor 1 remote from the axis of rotation 114 and, when the distributor rotor rotates, at the Surfaces 13a of the fixed electrodes 13 runs past, spark gaps also being formed there.
  • the central electrode 11 is connected to an electrical resistor 18 embedded in the central dome 10, which in turn is connected to an electrical contact piece 19.
  • the fixed electrodes 13 are connected to similar contact pieces 20.
  • the contact pieces 19 and 20 serve to receive electrical plugs.
  • the center electrode in the distributor cap 7 which is made of a synthetic resin, cannot twist and cannot move longitudinally, it is positively embedded in the synthetic resin. To achieve the positive locking, it has in its embedded section a non-cylindrical outer surface, the shape of which is shown in FIGS. 2 and 3.
  • the center electrode consists of a section 22 embedded in the synthetic resin of the distributor cap and of the cylindrical section 14 protruding therefrom.
  • the embedded section 22 contains two bellies 23 and 24, between which has a waist 25, and a hollow cylindrical portion 26, in which one end of the resistor 18 is inserted.
  • the outer surface of the center electrode 11 is cylindrical, with the exception of the region of the thicker belly 23, which is oval in cross section.
  • the further electrodes 13, 15, 17 in the ignition distributor can be correspondingly rounded in the section with which they are embedded in synthetic resin, but this is not absolutely necessary since they are not subjected to as great a load as the center electrode 11.

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Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Zündverteiler mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solcher Zündverteiler ist teilweise (bis auf die nicht-zylindrische Mantelfläche) in der DE - 37 43 940 A1 beschrieben.
  • Bei modernen Motoren ist der Zündverteiler unmittelbar auf dem Motorblock befestigt, so dass dieser das Unterteil des Zündverteilergehäuses bildet, in welchem der Verteilerläufer drehbar gelagert ist. Das Oberteil des Zündverteilergehäuses ist in üblicher Weise eine Kappe aus einem Kunstharz (im allgemeinen ein Polyester-Kunstharz oder ein Epoxidharz). Diese Verteilerkappe trägt auf ihrer Innenseite am Umfang verteilt mehrere fest angeordnete Elektroden (Festelektroden) sowie eine Mittelelektrode, welche die Zündspannung an die Elektrode des Verteilerläufers überträgt, die von dort durch einen Luftspalt auf die Festelektroden überschlägt.
  • Durch seine Anordnung unmittelbar auf dem Motorblock ist der Zündverteiler einer hohen Betriebstemperatur von ungefähr 130° C ausgesetzt. Dieser Temperatur müssen alle Elemente des Zündverteilers auf Dauer standhalten können.
  • Daß die hohe Betriebstemperatur nachteilige Folgen hat, wurde offenbar, nachdem man die Mittelelektrode der Verteilerkappe zunächst - wie bei Zündverteilern üblich, die in einem Abstand vom Motorblock angeordnet sind - als Gleitkohle-Elektrode ausbildete, welche federnd gegen die ihr gegenüberliegende Elektrode des Verteilerläufers gedrückt wird. Es zeigte sich nämlich, daß die Gleitkohle-Elektroden bei den hohen Betriebstemperaturen bruchanfällig sind. Es ist deshalb vorgeschlagen worden (DE - 37 43 940 A1), dem Verteilerläufer die Zündspannung nicht mittels eines Gleitkontakts, sondern mittels einer zwischen dem Verteilerläufer und der Mittelelektrode gebildeten Funkenstrecke zuzuführen. In diesem Fall kann die Mittelelektrode in die Verteilerkappe fest eingebettet und aus Metall gebildet werden. Damit vermeidet man zwar die bruchanfälligen Gleitkohle-Elektroden, handelt sich aber neue Probleme ein. Die Funkenüberschläge bei einer elektrischen Spannung zwischen der Mittelelektrode und der Elektrode des Verteilerläufers von ungefähr 35 kV führen zu einer erheblichen Belastung der Elektroden und des Kunststoffs, in welchen die Elektroden eingebettet sind. Jeder Entladungsfunken setzt Energie frei, die nicht nur die Elektroden, sondern auch den umgebenden Kunststoff aufheizt. Zugleich entstehen in der Atmosphäre des Zündverteilers chemisch reaktive Verbindungen. Entladungsfunken treten zwar auch zwischen dem Verteilerläufer und den Festelektroden auf, weil zur Übertragung der Zündspannung dort seit jeher eine Funkenstrecke verwendet wird. Bei den Festelektroden ist es bisher deswegen aber nicht zu Problemen gekommen, weil an ihnen nur einmal pro Umlauf des Verteilerläufers ein Funken überspringt. An der Mittelelektrode schlägt jedoch der Funken - entsprechend der Anzahl der Zylinder des Motors - mehrere Male im Verlauf einer Verteilerläuferumdrehung über, so daß die Mittelelektrode der Verteilerkappe um ein Vielfaches stärker belastet ist, als die Festelektroden, wobei erschwerend hinzukommt, daß sich der unmittelbar auf dem Motorblock angebrachte Zündverteiler ohnehin auf einer hohen Betriebstemperatur befindet und der Kunststoff, aus welchem die Verteilerkappe gebildet ist, gleichzeitig mit der hohen elektrischen Spannung von bis zu 35 kV belastet wird. Es entstehen deshalb in dem die Mittelelektrode umgebenden Kunststoff Risse, welche nach einer Fahrstrecke von ungefähr 10.000 km sichtbar werden. In weiterer Folge verstärken und vertiefen sich die Risse und es kommt dazu, daß Teile des Kunststoffs herausbröckeln und herausbrechen. Um dem zu begegnen, wird vom Kraftfahrzeughersteller empfohlen, die Verteilerkappe und den Verteilerläufer grundsätzlich nach einer Fahrstrecke von 10.000 km auszuwechseln. Das führt zu erhöhten Servicekosten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zündverteiler der eingangs genannten Art mit möglichst wenig Aufwand so auszubilden, daß er eine längere Lebensdauer hat.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Zündverteiler mit den im Anspruch 1 bzw. durch die Verwendung einer Mittelelektrode mit den im Anspruch 6 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Bei bekannten Zündverteilern hat man für eine formschlüssige Einbettung der Mittelelektrode in die Verteilerkappe gesorgt und die Mittelelektrode gegen Längsverschiebungen und Drehungen gesichert, indem man durch teilweises Abdrehen des Mantels Schultern gebildet und durch einseitiges Abfräsen einen unrunden Umriss gebildet hat; die dabei entstehenden Kanten werden erfindungsgemäß vermieden. Auf diese Weise wird eine vielfach höhere Lebensdauer der Verteilerkappe erreicht. Dieser Erfolg zeigt, daß bei den bekannten Zündverteilern die Rißbildung aufgrund der kombinierten thermischen und elektrischen Belastung der Mittelelektrode ihren Ausgang an den im Kunstharz der Verteilerkappe eingebetteten Kanten genommen hat. Somit kommt dem Vermeiden dieser Kanten erfindungswesentliche Bedeutung zu. Die Verwendung einer gerundeten Mittelelektrode verteuert den Zündverteiler nur unwesentlich, führt aber wegen der auf ein Vielfaches verlängerten Lebensdauer über die Betriebszeit des Kraftfahrzeuges gerechnet zu einer erheblichen Kostenersparnis und - was für den Autofahrer meist noch wichtiger ist - erhöht die Zuverlässigkeit des Kraftfahrzeuges. Die Festelektroden benötigen anders als die Mittelelektrode keine entsprechend gerundete Mantelfläche; bei ihnen ist es günstiger, wenn sie im eingebetteten Bereich kantig ausgebildet sind.
  • Damit der Gewinn an Lebensdauer nicht zu niedrig ausfällt, wird empfohlen, die Rundungsradien größer als 0,5 mm, vorzugsweise größer als 1 mm zu wählen. Bei Rundungsradien, die größer als 1 mm sind, wurde im Versuch eine Lebensdauer erreicht, die einer Fahrstrecke von 100.000 km entspricht; die Lebensdauer konnte deshalb um einen Faktor 10 erhöht werden.
  • Um die Mittelelektrode gegen Längsverschiebungen zu sichern, benötigt sie eine Mantelfläche, die im Längsschnitt eine von der Rechteckform abweichende Gestalt hat; um sie gegen Verdrehungen zu sichern, benötigt sie einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt. In beiden Fällen sollen die Abweichungen durch Rundungen gebildet sein, so daß die Mittelelektrode einen Bauch und/oder eine Taille erhält und wenigstens auf einem Teil der Länge ihres eingebetteten Abschnittes einen vorzugsweise ovalen Querschnitt hat.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
  • Figur 1
    zeigt einen Zündverteiler im Längsschnitt,
    Figur 2
    zeigt als Detail vergrößert die Mittelelektrode der Verteilerkappe in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, und
    Figur 3
    zeigt den Querschnitt III-III durch die in Figur 2 dargestellte Mittelelektrode.
  • Der in Figur 1 dargestellte Zündverteiler hat einen Verteilerläufer 1,welcher auf dem Kopf 2 der Nockenwelle 3 eines Verbrennungsmotors befestigt ist. Der den Kopf 2 der Nockenwelle 3 umgebende Bereich des Motorblocks 4 ist ein Teil des Gehäuses des Zündverteilers und ist zu diesem Zweck mit einer flachen Ausnehmung 5 versehen, in welche eine Schale 6 aus Kunstharz eingesetzt ist. Das Zündverteilergehäuse wird abgeschlossen durch eine Verteilerkappe 7, welche durch Schrauben 8 mit dem Motorblock 4 verschraubt ist und dabei den Rand der Schale 6 übergreift und die Schale 6 fixiert, wobei zur Abdichtung des Innenraums des Zündverteilers zwischen der Verteilerkappe 7 und der Schale 6 ein Dichtungsring 9 vorgesehen ist.
  • Die Verteilerkappe hat einen Mitteldom 10 zur Aufnahme einer Mittelelektrode 11 und eine der Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors entsprechende Anzahl von Außendomen 12 zur Aufnahme von Festelektroden 13, welche eine auf der Innenseite der Verteilerkappe liegende, der Längsmittelachse 114 des Zündverteilers zugewandte Oberfläche 13a haben.
  • Die Mittelelektrode 11 hat einen zylindrischen Fortsatz 14, welcher zu einer ersten Elektrode 15 des Verteilerläufers 1 führt, wobei zwischen dem zylindrischen Abschnitt 14 der Mittelelektrode und der ersten Elektrode 15 ein enger Luftspalt verbleibt, so daß eine Funkenstrecke zwischen ihnen besteht. Die erste Elektrode 15 ist über eine elektrische Leitung, in welcher ein elektrischer Widerstand 16 (Entstörwiderstand) liegen kann, mit einer zweiten Elektrode 17 verbunden, welche an einem von der Drehachse 114 entfernten Ende des Verteilerläufers 1 angeordnet ist und bei Drehung des Verteilerläufers an den Oberflächen 13a der Festelektroden 13 vorbeiläuft, wobei auch dort Funkenstrecken gebildet werden.
  • Die Mittelelektrode 11 ist mit einem in den Mitteldom 10 eingebetteten elektrischen Widerstand 18 verbunden, der seinerseits mit einem elektrischen Kontaktstück 19 verbunden ist. Die Festelektroden 13 sind mit ähnlichen Kontaktstücken 20 verbunden. Die Kontaktstücke 19 und 20 dienen zur Aufnahme von elektrischen Steckern.
  • Damit sich die Mittelelektrode in der aus einem Kunstharz geformten Verteilerkappe 7 nicht verdrehen und nicht längs verschieben kann, ist sie formschlüssig in das Kunstharz eingebettet. Zur Erzielung des Formschlusses hat sie in ihrem eingebetteten Abschnitt eine nicht-zylindrische Mantelfläche, deren Gestalt in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist.
  • Die Mittelelektrode besteht aus einem in das Kunstharz der Verteilerkappe eingebetteten Abschnitt 22 und aus dem daraus vorstehenden zylindrischen Abschnitt 14. Der eingebettete Abschnitt 22 enthält zwei Bäuche 23 und 24, zwischen denen eine Taille 25 liegt, sowie einen hohlzylindrischen Abschnitt 26, in welchen das eine Ende des Widerstandes 18 gesteckt wird.
  • Die Mantelfläche der Mittelelektrode 11 ist - mit Ausnahme des Bereiches des dickeren Bauches 23, welcher im Querschnitt oval ist - zylindrisch.
  • Abschließend wird noch ein Zahlenbeispiel angegeben:
  • Figure imgb0001
  • Die weiteren Elektroden 13, 15, 17 im Zündverteiler können in dem Abschnitt, mit welchem sie in Kunstharz eingebettet sind, entsprechend gerundet sein, doch ist das nicht unbedingt erforderlich, da sie nicht einer so großen Belastung ausgesetzt sind, wie die Mittelelektrode 11.

Claims (6)

  1. Zündverteiler für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Gehäuse, in welchem drehbar ein Verteilerläufer (1) gelagert ist, der nahe bei seiner Drehachse (114) eine erste Elektrode (15) und an einem von der Drehachse entfernten Ende eine zweite Elektrode (17) und dazwischen eine die zwei Elektroden verbindende elektrische Leitung hat,
    und mit einer das Gehäuse abschließenden Verteilerkappe (7), in welche eine Mittelelektrode (11) sowie am Umfang verteilt mehrere mit der zweiten Elektrode des Verteilerläufers zusammenarbeitende Festelektroden (13) eingebettet sind, welche Mittelelektrode unter Bildung einer Funkenstrecke in einem Abstand von der ersten Elektrode des Verteilerläufers endet,
    wobei die Mittelelektrode zur Erzielung eines Formschlusses mit der Verteilerkappe in ihrem in der Verteilkappe eingebetteten Abschnitt eine nicht-zylindrische Mantelfläche hat,
    dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-zylindrische Mantelfläche der Mittelelektrode (11) in ihrem in der Verteilerkappe eingebetteten Abschnitt (22) unter Vermeidung jeglicher Kanten gerundet ist.
  2. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundungsradien größer als 0,5 mm, vorzugsweise größer als 1 mm sind.
  3. Zündverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umriß der nicht-zylindrischen Mantelfläche im in der Verteilerkappe eingebetteten Abschnitt (22) im Längsschnitt von der Rechteckform und im Querschnitt von der Kreisform abweicht.
  4. Zündverteiler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (11) wenigstens auf einem Teil der Länge des in der Verteilerkappe eingebetteten Abschnitts (22) einen ovalen Querschnitt hat.
  5. Zündverteiler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festelektroden (13) in dem Bereich, mit welchem sie in die Verteilerkappe (7) eingebettet sind, kantig ausgebildet sind.
  6. Verwendung einer Mittelelektrode (11), die mit einem nicht-zylindrischen Bereich ihrer Mantelfläche formschlüssig in die Verteilerkappe (7) eines Zündverteilers für Verbrennungskraftmaschinen eingebettet und in diesem Bereich unter Vermeidung jeglicher Kanten gerundet ist,
    zur Vermeidung von Rißbildungen, die aufgrund einer kombinierten thermischen und elektrischen Belastung entstehen können in der Verteilerkappe (7) eines solchen Zündverteilers, der zur Anordnung unmittelbar auf dem Motorblock der Verbrennungskraftmaschine bestimmt ist und in welchem die Mittelelektrode (11) unter Bildung einer Funkenstrecke im Abstand von der zugehörigen Gegenelektrode (15) des Verteilerläufers (1) endet.
EP90123855A 1989-12-14 1990-12-11 Zündverteiler für Verbrennungskraftmaschinen Expired - Lifetime EP0432741B1 (de)

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EP0432741A1 EP0432741A1 (de) 1991-06-19
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