EP0862807B1 - Stabspule für zündanlagen - Google Patents

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EP0862807B1
EP0862807B1 EP97925909A EP97925909A EP0862807B1 EP 0862807 B1 EP0862807 B1 EP 0862807B1 EP 97925909 A EP97925909 A EP 97925909A EP 97925909 A EP97925909 A EP 97925909A EP 0862807 B1 EP0862807 B1 EP 0862807B1
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EP
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rod
type coil
channel
gaps
casting resin
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Karl-Heinz NÜBEL
Wolfgang Endres
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
    • H01T13/44—Sparking plugs structurally combined with other devices with transformers, e.g. for high-frequency ignition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/12—Ignition, e.g. for IC engines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/12—Ignition, e.g. for IC engines
    • H01F2038/122—Ignition, e.g. for IC engines with rod-shaped core

Definitions

  • the invention is based on a rod coil for ignition systems in internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • Rod coil known which is a cylindrical in the basic form Has housing. Inside the case is a rod-shaped core, a primary and a secondary winding, each applied to a separate winding body are as well as several yoke plates to influence the Magnetic field of the bar coil arranged. These elements are separated from each other by gaps, some of them one have small cross-sectional area and for insulation the elements are filled with cast resin without any imperfections have to.
  • the housing is on the one hand with a Primary connection and on the other hand with a secondary connection completed as a high voltage connection, so that Filling the casting resin is difficult.
  • the rod coil according to the invention for ignition systems with the characteristic features of claim 1 has in contrast the advantage that the aforementioned inadequacy in satisfactory level is avoided.
  • This is the Rod coil designed so that through a channel that longer than each of the coils of the bar coil is the cast resin directly, downstream of the windings, into the rod coil is feasible and from here merges into column that the Windings are adjacent.
  • a rod coil 11 for ignition systems is according to the figure provided for direct contact with a spark plug 12, in the usual and no longer shown in one Manhole in a cylinder head of an internal combustion engine is inserted.
  • the rod coil 11 as a largely rotationally symmetrical part, contains a in a coaxial arrangement to a longitudinal axis 13 elongated cylindrical core 14 made of magnetic material, which is traversed by a central channel 16.
  • a first winding body 17 is concentric around the core 14 arranged as a primary coil body made of plastic, which as Overmolding of the core 14 or as a separate mounting body can be executed. On the first bobbin 17 a low-voltage primary winding 18 applied.
  • a second winding body 21 With a small radial distance as a first gap 19 to Primary winding 18 is a second winding body 21 arranged the leading with a high voltage Secondary winding 22 is provided.
  • the secondary winding 22 can also be on the inside and the primary winding 18 can also be arranged on the outside.
  • the housing 24 includes one end High-voltage connection 27 for transferring the ignition energy of the Rod coil 11 to the, only in a broken line indicated spark plug 12 and the other Connection section 29. Between the housing 24, the High-power connection 27 and the connection section 29 is an interior 30 is formed.
  • the high-voltage connection 27 comprises a dome in detail 31, a protective jacket 32, an electrode 33 and a Contact spring 34.
  • the dome 31 is a sleeve-shaped, coaxial in the basic form arranged with the housing 24 to the longitudinal axis 13 one-piece plastic part, alternatively also one of the Housing 24 separate plastic part, which with a Terminal bolt 36 of the spark plug 28 electrically conductive connected contact spring 34 and a pin 37 of the stepped cylindrical electrode 33, the also in electrical connection with the contact spring 34 stands, surrounds.
  • the electrode 33 is mounted such that the interior 30 is sealed at this end.
  • the Electrode 33 is located in the interior 30 Contact plate 39 electrically conductive with one end of the Secondary winding 22 connected.
  • the outside Spark plug 12 directed, step-shaped, sleeve-shaped Protective sheath 32 made of silicone rubber attached to one Insulator 41 of the spark plug 12 encloses and the Contact area between spark plug 12 and rod coil 11 seals.
  • the high-voltage connection 27 forms the opposite Connection section 29 the other end of the rod coil 11.
  • Der Connection section 29 includes one in detail Primary connection 42, a separation chamber 43, a filler neck 44 and a compensation chamber 46 and is except for metallic Contact elements 47 in the primary section 42 as the end face in essentially open, one-piece plastic part educated.
  • the filler neck 44 is arranged coaxially to the longitudinal axis 13, into which a pouring nozzle 48 for filling the interior 30 with a cast resin 49 shown as an indication can be used. Between the filler neck 44 and the external primary connection 42, via which the rod coil 11th The separation chamber 43 can be supplied with low voltage arranged. On the other side of the filler neck 44 is the compensation chamber 46 attached externally.
  • Separation chamber 43, filler neck 44 and compensation chamber 46 are connected to the interior 30. so one goes in the filler neck 44 opening 51 aligned in the Channel 16 via that in a floor area 52 of the interior 30 ends. From the bottom area 52 lead the annular column 19, 23 to the compensation chamber 46 and also, not visible in this illustration, to the Separation chamber 43.
  • the casting resin 49 is first laminar through the channel 16, which can alternatively be attached off-center and the can be implemented with different cross-sectional shapes, purposefully brought into the bottom area 52, from where it is as a uniform front can rise upwards.
  • the filling process is finished when the casting resin 49 through the Column 19, 23 has entered the chambers 43, 46 and here partial filling has occurred.
  • the separation chamber 43 In order to prevent contamination of the primary connection 42 Pull off the pouring nozzle 48 after the filling process has ended to prevent dripping resin 49 is between the Filler neck 40 and the primary connection 42, the separation chamber 43 intended.
  • the separation chamber 43 also serves as the Compensation chamber 46, as a riser, in which a can set different filling level of the casting resin 49. This is due to the volume tolerances of the interior 30 possible.
  • the gaps 19, 23 in the area of the winding bodies 17, 21 are narrow and have a high flow resistance, are only at the end of the flow path.
  • the pouring time at the manufacture of the rod coil 11 a high cost factor is therefore considerably shorter than one Rod coil 11 without channel 16.
  • a rod coil 11 is thus created has a casting time that is favorable in terms of production technology, combined with a high level of manufacturing security through the Avoiding air pockets in the resin 49.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Stabspule für Zündanlagen in Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.
Durch die DE 41 32 851 A1 ist als Zündspuleneinheit eine Stabspule bekannt, die ein in der Grundform zylindrisches Gehäuse aufweist. Innerhalb des Gehäuses ist ein stabförmiger Kern, eine Primär- und eine Sekundärwicklung, die jeweils auf einem separaten Wickelkörper aufgebracht sind sowie mehrere Rückschlußbleche zur Beeinflussung des Magnetfeldes der Stabspule angeordnet. Diese Elemente sind durch Spalte voneinander getrennt, die teilweise eine geringe Querschnittsfläche aufweisen und die zur Isolierung der Elemente mit Gießharz ohne Fehlstellen verfüllt werden müssen. Das Gehäuse ist endseitig einerseits mit einem Primäranschluß und andererseits mit einem Sekundäranschluß als Hochspannungsanschluß abgeschlossen, so daß das Einfüllen des Gießharzes erschwert ist.
Infolge der engen Spalte ergibt sich eine fertigungstechnisch ungünstige Vergießzeit und durch eventuelle Ausbildung von Lufteinschlüssen eine Funktionsgefährdung durch Hochspannungsüberschläge.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Stabspule für Zündanlagen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die zuvor erwähnte Unzulänglichkeit in zufriedenstellendem Maß vermieden wird. Dazu ist die Stabspule so ausgebildet, daß durch einen Kanal, der länger als jede der Wicklungen der Stabspule ist, das Gießharz direkt, den Wicklungen nachgeordnet, in die Stabspule bringbar ist und von hier aus in Spalte übergeht, die den Wicklungen benachbart sind.
Dadurch ist die Stabspule rasch füllbar und das Gießharz steigt durch die Spalte als im wesentlichen einheitliche Front gegenläufig zurück.
Dies verhindert Lufteinschlüsse, die nach dem Aushärten als Blasen im Gießharz die Isolationsstrecke verkürzen und dadurch zum Ausfall der Stabspule führen können.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen für die Realisierung der Erfindung angegeben.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der Figurenbeschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt die Stabspule in einem Längsschnitt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Eine Stabspule 11 für Zündanlagen, insbesondere als Zündspule in einer Brennkraftmaschine, ist nach der Figur zur Direktkontaktierung mit einer Zündkerze 12 vorgesehen, die in üblicher und nicht mehr dargestellter Weise in einen Schacht in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingesetzt ist.
Die Stabspule 11 als weitgehend rotationssymmetrisches Teil, enthält in koaxialer Anordnung zu einer Längsachse 13 einen länglichen zylindrischen Kern 14 aus magnetischem Material, der von einem zentral verlaufenden Kanal 16 durchzogen ist.
Konzentrisch um den Kern 14 ist ein erster Wickelkörper 17 als Primärspulenkörper aus Kunststoff angeordnet, der als Umspritzung des Kerns 14 oder als separater Montagekörper ausgeführt sein kann. Auf den ersten Wickelkörper 17 ist eine Niederspannung führende Primärwicklung 18 aufgebracht.
Mit geringem radialen Abstand als ein erster Spalt 19 zur Primärwicklung 18 ist ein zweiter Wickelkörper 21 angeordnet, der mit einer Hochspannung führenden Sekundärwicklung 22 versehen ist.
Alternativ kann die Sekundärwicklung 22 auch innenliegend und die Primärwicklung 18 auch außenliegend angeordnet sein.
Mit geringem radialen Abstand als ein zweiter Spalt 23 zur Sekundärwicklung 22 folgt ein rohrförmiges Gehäuse 24 aus Kunststoff. Außerhalb des Gehäuses 24, alternativ innerhalb, ist mantelförmig ein Rückschlußelement 26 als Blechteil zur Abschirmung des Magnetfeldes der Stabspule 11 nach außen angeordnet.
Endseitig an das Gehäuse 24 schließt sich zum einen ein Hochspannungsanschluß 27 zur Überführung der Zündenergie der Stabspule 11 zu der, nur noch in unterbrochenen Linie angedeuteten Zündkerze 12 und zum anderen ein Anschlußabschnitt 29 an. Zwischen dem Gehäuse 24, dem Hochsparmungsanschluß 27 und dem Anschlußabschnitt 29 ist ein Innenraum 30 gebildet.
Der Hochspannungsanschluß 27 umfaßt im einzelnen einen Dom 31, einen Schutzmantel 32, eine Elektrode 33 und eine Kontaktfeder 34.
Der Dom 31 ist ein in der Grundform hülsenförmiges, koaxial zur Längsachse 13 angeordnetes, mit dem Gehäuse 24 einstückiges Kunststoffteil, alternativ auch ein von dem Gehäuse 24 getrenntes Kunststoffteil, das die mit einem Anschlußbolzen 36 der Zündkerze 28 elektrisch leitend verbundene Kontaktfeder 34 und ein Anschlußstift 37 der gestuft zylindrisch ausgebildeten Elektrode 33, die ebenfalls mit der Kontaktfeder 34 in elektrischer Verbindung steht, umgibt. In einem zum Innenraum 30 gerichteten Ansatz 38 des Domes 31 ist die Elektrode 33 derart gelagert, daß der Innenraum 30 an diesem Ende dicht abgeschlossen ist. Die Elektrode 33 ist über ein in den Innenraum 30 verlaufendes Kontaktblech 39 elektrisch leitend mit einem Ende der Sekundärwicklung 22 verbunden.
Über eine Teillänge des Domes 31 ist außenseitig der zur Zündkerze 12 gerichtete, stufig geformte, hülsenförmige Schutzmantel 32 aus Silikonkautschuk befestigt, der einen Isolator 41 der Zündkerze 12 umschließt und den Kontaktbereich zwischen Zündkerze 12 und Stabspule 11 abdichtet.
Dem Hochspannungsanschluß 27 entgegengerichtet bildet der Anschlußabschnitt 29 das andere Ende der Stabspule 11. Der Anschlußabschnitt 29 umfaßt im einzelnen einen Primäranschluß 42, eine Trennkammer 43, einen Füllstutzen 44 und eine Ausgleichskammer 46 und ist bis auf metallische Kontaktelemente 47 im Primäranschuß 42 als stirnseitig im wesentlichen offenes, einstückiges Kunststoffteil ausgebildet.
Koaxial zur Längsachse 13 ist der Füllstutzen 44 angeordnet, in den eine Vergießdüse 48 zum Befüllen des Innenraumes 30 mit einem andeutungsweise dargestellten Gießharz 49 einsetzbar ist. Zwischen dem Füllstutzen 44 und dem außenliegenden Primäranschluß 42, über den der Stabspule 11 Niederspannung zuführbar ist, ist die Trennkammer 43 angeordnet. Auf der anderen Seite des Füllstutzens 44 ist außenliegend die Ausgleichskammer 46 angebracht.
Trennkammer 43, Füllstutzen 44 und Ausgleichskammer 46 stehen mit dem Innenraum 30 in Verbindung. so geht eine in den Füllstutzen 44 ausgebildete Öffnung 51 fluchtend in den Kanal 16 über, der in einem Bodenbereich 52 des Innenraumes 30 endet. Von dem Bodenbereich 52 aus führen die ringförmigen Spalte 19, 23 zu der Ausgleichskammer 46 und auch, in dieser Darstellung nicht sichtbar, zu der Trennkammer 43.
Nach der Montage der vorbeschriebenen Teile wird der Innenraum 30 der Stabspule 11 mit Gießharz 49 verfüllt. Dazu wird die Stabspule 11 senkrecht so gehalten, daß der Anschlußabschnitt 29 obenliegend ist. Nach dem abgedichteten Einsetzen der Vergießdüse 48 in den Füllstutzen 44 wird das Gießharz 49 unter Druck oder unter Schwerkraft von einem nicht mehr dargestellten Vorratsbehälter zugeführt.
Das Gießharz 49 wird zunächst laminar durch den Kanal 16, der alternativ auch außermittig angebracht sein kann und der mit unterschiedlichen Querschnittsformen ausführbar ist, gezielt in den Bodenbereich 52 gebracht, von wo es als eine einheitliche Front nach oben steigen kann.
Der Füllvorgang ist beendet, wenn das Gießharz 49 durch die Spalte 19, 23 in die Kammern 43, 46 gelangt ist und es hier zu einer Teilfüllung gekommen ist.
Um einer Verunreinigung des Primäranschlusses 42 beim Abziehen der Vergießdüse 48 nach beendetem Füllvorgang durch abtropfendes Gießharz 49 vorzubeugen, ist zwischen dem Füllstutzen 40 und dem Primäranschluß 42 die Trennkammer 43 vorgesehen. Die Trennkammer 43 dient zudem, wie auch die Ausgleichskammer 46, als Steiger, in dem sich eine unterschiedliche Füllhöhe des Gießharzes 49 einstellen kann. Dies ist infolge der Volumentoleranzen des Innenraumes 30 möglich.
Mit der vorbeschriebenen Ausgestaltung der Stabspule 11 zum Verfüllen mit Gießharz 49 werden verschiedene Vorteile erreicht. Durch die laminare Strömung des Gießharzes 49 im Kanal 16 besteht keine Gefahr, daß Luft eingewirbelt wird. Lufteinschlüsse würden in einem solchen Fall nach dem Aushärten des Gießharzes 49 als Blasen die Isolationsstrecke verkürzen, was zu einem Ausfall der Stabspule 11 durch Hochspannungsüberschläge führen kann.
Die Spalte 19, 23, die im Bereich der Wickelkörper 17, 21 eng sind und einen hohen Strömungswiderstand aufweisen, befinden sich erst am Fließwegende. Die Vergießzeit, die bei der Fertigung der Stabspule 11 einen hohen Kostenfaktor darstellt, ist daher erheblich kürzer als bei einer Stabspule 11 ohne den Kanal 16.
Durch den Kanal 16 ergibt sich die Möglichkeit des Einspritzens des Gießharzes 49 unter Druck. Dadurch ist eine weitere Reduzierung der Vergießzeit möglich.
Mit der Trennkammer 43 ist einer Verunreinigung des Primäranschlusses 42 mit den Kontaktelementen 47 durch abtropfendes Gießharzes 49 vorgebeugt. Ein bisher notwendiger Nachverguß zum Ausgleich eines langsam einsickernden Gießharzes 49 kann in der Regel entfallen.
Zusammenfassend ist damit eine Stabspule 11 geschaffen, die eine fertigungstechnisch günstige Vergießzeit aufweist, verbunden mit einer hohen Pertigungssicherheit durch die Vermeidung von Lufteinschlüssen im Gießharz 49.

Claims (6)

  1. Stabspule für Zündanlagen in Brennkraftmaschinen, mit einem Kern eines offenen Magnetkreises, mit einer Primärwicklung (18) und mit einer Sekundärwicklung (22), die koaxial zu einer Längsachse (13) der Stabspule und zum Kern (14) jeweils auf einem Wickelkörper (17, 21) angeordnet sind, mit wenigstens einem magnetischen Rückschlußelement (26) für den Magnetkreis und mit einem Gehäuse (24), einem Hochspannungsanschluß (27) und einem Anschlußabschnitt (29), die einen Innenraum (30) der Stabspule (11) einschließen sowie mit Spalte (19, 23), die längs von mindestens einer der Wicklungen (18, 22) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabspule (11) wenigstens einen Kanal (16) zum Befüllen der Stabspule (11) mit Gießharz (49) aufweist, dessen Längserstreckung größer als jede der Wicklungen (18, 22) ist und der an seinem Ende im Boderbereich, den Wicklungen (18, 22) nachgeordnet, zumindest mittelbar in die Spalte (19, 23) übergeht.
  2. Stabspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (16) und die Spalte (19, 23) zwischen den stirnseitigen Endteilen der Stabspule (11), dem Anschlußabschnitt (29) einerseits und dem Hochspannungsanschluß (27) andererseits verlaufen und in einem Bodenbereich (52) an einem Ende des Innenraumes (30) zusammengeführt sind.
  3. Stabspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußabschnitt (29) einen in den Kanal (16) übergehenden Füllstutzen (44) aufweist, an den Füllstutzen (44) eine Vergießdüse (48) abdichtend ansetzbar ist und das Gießharz (49) durch die Vergießdüse (48) und den Füllstutzen (44) unter Schwerkrafteinfluß oder unter Druck in den Kanal (16) einbringbar ist.
  4. Stabspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußabschnitt (29) mit den Enden der Spalte (19, 23) verbundene Kammern (43, 46) aufweist, die stirnseitig offen sind und nach dem Füllen der Stabspule (11) mit Gießharz (49) partiell durch aufsteigendes Gießharz (49) gefüllt sind.
  5. Stabspule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (16) vorzugsweise glattwandig durch den Kern (14) geführt ist und die Querschnittsfläche des Kanals (16) im Vergleich zu den Querschnittsflächen der Spalte (19, 23) so bemessen ist, daß der Strömungswiderstand durch den Kanal (16) kleiner ist als die Summe der Strömungswiderstände durch die Spalte (19, 23).
  6. Stabspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verfüllen der Stabspule mit Gießharz das Gießharz (49) in den Kanal (16) laminar einfließt und nach Passieren des Innenraums (30) entgegengerichtet als eine im wesentlichen einheitliche Fließfront durch die Spalte (19, 23) bis zu den Kammern (43, 46) zurückströmt.
EP97925909A 1996-09-26 1997-06-12 Stabspule für zündanlagen Expired - Lifetime EP0862807B1 (de)

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