EP2462340B1 - Zündspule, zündkerze und zündanordnung - Google Patents

Zündspule, zündkerze und zündanordnung Download PDF

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EP2462340B1
EP2462340B1 EP10730479.2A EP10730479A EP2462340B1 EP 2462340 B1 EP2462340 B1 EP 2462340B1 EP 10730479 A EP10730479 A EP 10730479A EP 2462340 B1 EP2462340 B1 EP 2462340B1
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EP
European Patent Office
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spring
spark plug
recess
contact
ignition
Prior art date
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EP10730479.2A
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Werner Steinberger
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
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    • 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
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    • H01T13/04—Means providing electrical connection to sparking plugs
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2400/00—Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
    • F02D2400/22—Connectors or cables specially adapted for engine management applications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
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    • H01R13/2407—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means
    • H01R13/2421—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means using coil springs

Definitions

  • the present invention relates to an ignition arrangement having an ignition coil and a spark plug.
  • Ignition coils, spark plugs and ignition arrangements consisting of these are known from the prior art in different configurations.
  • the DE 10 2007 026 669 A1 an ignition coil with a high-voltage connection and a spring for electrically connecting the high-voltage connection with a spark plug, in which the spring is surrounded by a protective jacket.
  • a contact between the spring and a contact area of the spark plug is therefore formed in such a way that the spring has a conically widening contact section which is slipped over a contact area of the spark plug.
  • spark plugs have basically proven themselves, but the installation spaces of modern engines are becoming increasingly narrow. One possibility would therefore be to reduce the diameter of a candle shaft.
  • the ignition arrangement according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that it enables simple and reliable contacting of a spark plug and is particularly simple and inexpensive to manufacture. Furthermore, the ignition arrangement according to the invention ensures that, in particular in the area of contact between the ignition coil and the spark plug, only a very small installation space is required, in particular in the radial direction of a spring of the ignition coil. In addition, secure shielding of a contact section at the end of the spring of the ignition coil can be made possible. This is achieved according to the invention in that the ignition coil has a contact section of the spring which is directed towards the spark plug and which has a reduced outer circumference compared to a remaining outer circumference of the spring.
  • the reduced outer circumference of the contact section can thus be shielded very well in the radial direction from the cylinder head connected to ground.
  • the shielding takes place by means of a recess which is provided in a contact area of the spark plug and which has an annular circumferential wall area which, when the ignition coil is installed, shields the reduced circumference contact section of the spring.
  • the outer diameter-reduced contact section of the spring is conically tapered.
  • the tapering area also ensures that the spring is well fixed in the assembled state, so that, for example, when vibrations occur in the engine, there is reduced wear due to a reduced movement of the tapered contact section of the spring.
  • the contact section of the spring is conical, the contact section has a substantially frustoconical envelope surface, the frustoconical envelope surface preferably being formed at an opening angle between 40 ° and 60 °, particularly preferably 50 °.
  • the contact section of the spring is arranged on a block in the assembled state, that is, adjacent turns on the contact section of the spring touch.
  • the present invention relates to an ignition arrangement with a spark plug, comprising a contact area for contact with a spring of an ignition coil.
  • the contact area of the spark plug has a recess which is surrounded by a closed, annular wall area.
  • the recess serves to receive a contact section of the spring of the ignition coil and the wall area provides a shield for the contact section of the spring in the radial direction.
  • An opening of the recess on the spark plug is preferably directed perpendicular to a central axis of the spring in order to enable the spring to be received safely and easily in the recess.
  • a very inexpensive and reliable shielding of the spring end can be achieved, so that no undesirable electrical field strength peaks occur at the end of the spring.
  • installation space can be saved in the radial direction of the spark plug, so that e.g. a bore in a cylinder head for the spark plug can be formed with a smaller diameter.
  • the recess preferably tapers in the direction of a central axis of the spark plug in order to enable a contact section of the spring of the ignition coil to be found easily.
  • the tapering of the recess is preferably conical, in particular at an opening angle of 40 ° to 60 ° and particularly preferably at an opening angle of 50 °.
  • the recess in the contact area of the spark plug is cylindrical, so that the recess can also be produced simply and inexpensively.
  • the contact section is designed as a spherical segment or as a parabolic section.
  • the recess has a depth which is equal to or greater than a diameter of a spring wire of the spring of the ignition coil. This ensures that at least one complete turn of the Spring end is arranged in the recess of the spark plug.
  • the depth of the recess is preferably chosen such that at least two complete turns of the spring can be accommodated.
  • the wall area surrounding the recess has a minimum thickness which corresponds to a wire diameter of the spring.
  • the recess has a circular bottom area. This enables the last turn of the spring to rest securely on the bottom area of the recess.
  • a transition from the bottom area to the wall area of the recess is also preferably formed with a rounding.
  • the rounding is particularly preferably selected with a radius which corresponds to a radius of the wire of the spring of the ignition coil.
  • the radius is preferably between 0.3 and 0.5 mm, particularly preferably 0.4 mm. More preferably, the depth of the recess is smaller than a radius of the bottom area. This can ensure that the contact area of the spark plug does not become too long in the axial direction.
  • the transition between the floor area and the wall area could also be sharp-edged.
  • the present invention also relates to an ignition arrangement comprising a spark plug and an ignition coil.
  • the spark plug has a contact area with a recess, which is surrounded by an annularly closed wall area.
  • the ignition coil comprises a spring with a contact section which is arranged in the recess of the spark plug.
  • the ignition arrangement according to the invention does not have any installation space that is enlarged in the radial direction of the spark plug, but can preferably be designed to be even smaller. In particular, this allows for more stringent installation space requirements in modern engines must be adhered to and the necessary holes in a cylinder head for the spark plug and ignition coil are reduced.
  • the ignition arrangement according to the invention is preferably constructed in such a way that a shape of the recess of the spark plug is designed to be complementary to an envelope surface of the contact section of the spring of the ignition coil.
  • the shape of the recess and the shape of the contact section of the spring correspond, so that the two contact areas of the spark plug and the ignition coil are designed to match one another. In addition to an assembly, this also simplifies the contacting between the two components.
  • the envelope surfaces of the recess and the contact portion are not provided complementary to one another, e.g. the contact section is cylindrical and the recess is conical.
  • a depth of the recess in the axial direction is preferably at least equal to or greater than a wire diameter of the spring of the ignition coil.
  • the depth of the recess is preferably two to three times greater than the wire diameter of the spring. More preferably, a thickness of the wall area is equal to or greater than the wire diameter of the spring.
  • the depth of the recess in the axial direction is preferably between 1.2 mm to 1.6 mm, particularly preferably 1.5 mm.
  • the diameter of the spring wire is preferably between 0.5 and 0.8 mm and is particularly preferably 0.6 mm.
  • the contact section of the spring only contacts the wall area of the spark plug. In this way, minimal abrasion can be ensured and contact can be made at only one point.
  • the ignition coil 2 comprises a coil housing 5 in which a primary coil 6 and a secondary coil 7 interact in such a way that a high voltage for the spark plug 3 is generated from a low DC voltage of a battery 4.
  • the primary coil 6 can be electrically connected to the battery 4 via a low-voltage connection 8 and to the spark plug 3 via a high-voltage connection 9.
  • the spark plug 3 is arranged in a shaft 10 of a cylinder head 11 of an internal combustion engine. A central axis of the spark plug and the ignition coil is identified by the reference symbol 12.
  • the ignition coil 2 also includes a spring 15 as a contact element, which is surrounded by an insulating protective sheath 16.
  • the insulating protective sheath surrounds both the high-voltage connection 9 and a contact area 30 of the spark plug 3.
  • the contact area 30 is the area of the spark plug 3 which is directed in the direction of the longitudinal axis 12 to the ignition coil 3.
  • the contact area 30 of the spark plug has a recess 31 which is arranged at the outermost end of the contact area 30.
  • the recess 31 has a bottom area 33 and a wall area 32 completely surrounding the bottom area 33 in a ring shape.
  • the wall area 32 starting from the opening of the recess 31 in the direction of the bottom area 33, is tapered. More precisely, the recess 31 tapers conically, an opening angle ⁇ of the taper being 50 °. Furthermore, on the contact area 30 of the spark plug, one is radially outward directed support shoulder 34 formed, which forms a support for the protective cover 16, as from Figure 2 evident.
  • the spring 15 has three main sections, namely a first block section 15.1, a spring section 15.2 and a contact section 15.3.
  • the block section 15.1 is many times longer than the spring section 15.2 and the contact section 15.3 together.
  • the block section 15.1 can be dispensed with and the section can instead be designed entirely as a spring section.
  • a slope of the spring section can also change over the length.
  • the contact section 15.3 is, as from Figure 2 can be seen, also tapered towards its end.
  • the tapering contact section 15.3 comprises exactly three turns of the spring 15.
  • the contact section 15.3 thus forms an essentially frustoconical end of the spring, which is designed for contacting the spark plug 3.
  • An opening angle of the taper of the contact section 15.3 corresponds to the opening angle ⁇ of the wall area 32 of the recess 31 on the spark plug.
  • the last turn of the contact section 15.3 of the spring can touch the base area 33, but the contact section rests securely on the circumferential wall area 32 of the recess 31. A single contact point between the contact section and the wall area is sufficient here.
  • the second and third turns of the contact section 15.3 touch the wall area 32. This achieves particularly good contact between the contact section 15.3 and the contact area 30 of the spark plug.
  • the turns of the contact section 15.3 are block, that is, they are in contact with one another, which provides improved contacting and leads to a certain increase in the stability of the contact section 15.3 of the spring.
  • the wall area 32 provides a circumferential shield for the spring end, so that excellent shielding against excessive electrical field strengths is provided in the area of the sharp-edged end of the spring.
  • An outer circumference of the contact area 30 is not larger than that of conventional spark plugs, but on the contrary can be made smaller. As a result, construction space for the shielding of the spring end can be saved and the shaft 10 can thus have a reduced diameter.
  • the spark plug more precisely the wall area 32, provides the shield for the spring end at the contact area 30 of the spark plug, so that no further additional components are necessary. Furthermore, a length of the contact region 30 of the spark plug can be reduced in the axial direction, so that this also results in a reduction in installation space in the axial direction. Furthermore, there are material savings in the contact area 30 of the spark plug. This leads to a further reduction in the cost of the spark plug. Alternatively, this area can be used for an extended isolator area. Furthermore, the conical recess 31 ensures that the contact section 15.3 can be found more easily during assembly and, in addition, enables an improved fixing of the contact section 15.3 in the recess 31 when the internal combustion engine vibrates.
  • the contacting solution according to the invention between spark plug and ignition coil thus provides a significant improvement that can be implemented in a simple and inexpensive manner. Furthermore, the provision of the support shoulder 34 also enables simple fixing of the protective cover 16 to the spark plug 3.
  • Figure 3 shows in detail the contact area 30 of the spark plug 3, with a depth T of the recess 31 approximately three times a wire diameter D ( Figure 2 ) having.
  • the depth is 1.5 mm
  • the contact area 30 having a total thickness A of 2.8 mm in the axial direction.
  • a maximum outside diameter B on the support shoulder 34 is 7.7 mm
  • an outside diameter C of the wall region 32 is 6.4 mm
  • a diameter E at the opening of the recess 31 is 5 mm.
  • the wall area 32 also having rounded edges at the opening of the recess 31, so that in particular the contact section 15.3 of the spring can be easily inserted and also the Protective cover 16 can simply be slipped over wall area 32. This enables a particularly simple assembly.

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Description

    Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine eine Zündanordnung mit einer Zündspule und einer Zündkerze.
  • Zündspulen, Zündkerzen sowie aus diesen bestehende Zündanordnungen, sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 10 2007 026 669 A1 eine Zündspule mit einem Hochspannungsanschluss und einer Feder zur elektrischen Verbindung des Hochspannungsanschlusses mit einer Zündkerze, bei der die Feder von einem Schutzmantel umgeben ist. Ein Kontakt zwischen der Feder und einem Kontaktbereich der Zündkerze ist daher derart ausgebildet, dass die Feder einen sich konisch erweiternden Kontaktabschnitt aufweist, welcher über einen Kontaktbereich der Zündkerze gestülpt ist. Derartige Zündkerzen haben sich grundsätzlich bewährt, allerdings werden die Bauräume moderner Motoren immer enger. Eine Möglichkeit wäre daher, einen Durchmesser eines Kerzenschachts zu reduzieren. Allerdings führt das scharfkantige Federende nachteiligerweise zu einer Feldstärkeerhöhung zwischen dem Federende und dem Kerzenschacht. Hierdurch könnte es aufgrund höherer Spannungsanforderungen an dieser Stelle zu elektrischen Ausfällen kommen, was jedoch unbedingt vermieden werden muss. Es wäre daher wünschenswert, eine verbesserte Verbindung zwischen einer Zündkerze und einer Zündspule mit insbesondere reduziertem Bauraum zu haben.
  • Weitere Zündspulen, Zündkerzen sowie aus diesen bestehende Zündanordnungen, sind bekannt aus US 6 668 810 B1 , DE 100 07 545 A1 , EP 0 Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Zündanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass sie eine einfache und sichere Kontaktierung einer Zündkerze ermöglicht und dabei besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist. Ferner stellt die erfindungsgemäße Zündanordnung sicher, dass insbesondere im Bereich der Kontaktierung der Zündspule mit der Zündkerze nur ein sehr kleiner Bauraum, insbesondere in radialer Richtung einer Feder der Zündspule, notwendig ist. Darüber hinaus kann eine sichere Abschirmung eines Kontaktabschnitts am Ende der Feder der Zündspule ermöglicht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Zündspule einen zur Zündkerze gerichteten Kontaktabschnitt der Feder aufweist, welcher einen reduzierten Außenumfang im Vergleich zu einem restlichen Außenumfang der Feder aufweist. Der reduzierte Außenumfang des Kontaktabschnitts kann dadurch sehr gut in radialer Richtung gegenüber dem mit Masse verbundenen Zylinderkopf abgeschirmt werden. Die Abschirmung erfolgt mittels einer in einem Kontaktbereich der Zündkerze vorgesehenen Ausnehmung, die einen ringförmig umlaufenden Wandbereich aufweist, welcher im montierten Zustand der Zündspule den umfangsreduzierten Kontaktabschnitt der Feder abschirmt.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist der außendurchmesser-reduzierte Kontaktabschnitt der Feder sich konisch verjüngend ausgebildet. Hierdurch wird eine zusätzliche Zentrierwirkung während einer Montage der Zündspule an einer Zündkerze durch den sich verjüngenden Kontaktabschnitt der Feder erreicht. Weiter sorgt der sich verjüngende Bereich zusätzlich für eine gute Fixierung der Feder im montierten Zustand, so dass z.B. beim Auftreten von Vibrationen im Motor ein verringerter Abrieb durch eine reduzierte Bewegung des sich verjüngenden Kontaktabschnitts der Feder auftritt. Weil der Kontaktabschnitt der Feder konisch ausgebildet ist, weist der Kontaktabschnitt eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige Hüllfläche auf, wobei die kegelstumpfförmige Hüllfläche vorzugweise in einem Öffnungswinkel zwischen 40° und 60°, besonders bevorzugt 50°, gebildet ist. Um möglichst wenig Bewegungsspielraum im Kontaktabschnitt der Feder aufzuweisen, ist erfindungsgemäß der Kontaktabschnitt der Feder im montierten Zustand auf Block angeordnet, d.h., benachbarte Windungen am Kontaktabschnitt der Feder berühren sich.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündanordnung mit einer Zündkerze , umfassend einen Kontaktbereich für einen Kontakt mit einer Feder einer Zündspule. Der Kontaktbereich der Zündkerze weist eine Ausnehmung auf, welche von einem geschlossenen, ringförmigen Wandbereich umgeben ist. Die Ausnehmung dient zur Aufnahme eines Kontaktabschnitts der Feder der Zündspule und der Wandbereich stellt eine Abschirmung des Kontaktabschnitts der Feder in Radialrichtung bereit. Eine Öffnung der Ausnehmung an der Zündkerze ist vorzugsweise senkrecht zu einer Mittelachse der Feder gerichtet, um eine sichere und einfache Aufnahme der Feder in der Ausnehmung zu ermöglichen. Somit kann erfindungsgemäß durch das Vorsehen der Ausnehmung eine sehr kostengünstige und sichere Abschirmung des Federendes erreicht werden, so dass keine unerwünschten elektrischen Feldstärke-Überhöhungen am Ende der Feder auftreten. Dabei kann insbesondere Bauraum in radialer Richtung der Zündkerze eingespart werden, so dass z.B. eine Bohrung in einem Zylinderkopf für die Zündkerze mit einem geringeren Durchmesser ausgebildet sein kann.
  • Vorzugsweise verjüngt sich die Ausnehmung in Richtung zu einer Mittelachse der Zündkerze hin, um ein einfaches Finden eines Kontaktabschnitts der Feder der Zündspule zu ermöglichen. Die Verjüngung der Ausnehmung ist vorzugsweise konisch, insbesondere in einem Öffnungswinkel von 40° bis 60° und besonders bevorzugt in einem Öffnungswinkel von 50°. Alternativ ist die Ausnehmung am Kontaktbereich der Zündkerze zylindrisch ausgebildet, so dass die Ausnehmung ebenfalls einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Gemäß einer weiteren Alternative ist der Kontaktabschnitt als Kugelsegment oder als Parabelabschnitt ausgebildet.
  • Weiter bevorzugt weist die Ausnehmung eine Tiefe auf, welche gleich oder größer ist als ein Durchmesser eines Federdrahts der Feder der Zündspule. Dadurch wird sichergestellt, dass zumindest eine komplette Windung des Federendes in der Ausnehmung der Zündkerze angeordnet ist. Vorzugsweise wird die Tiefe der Ausnehmung jedoch derart gewählt, dass mindestens zwei vollständige Windungen der Feder aufnehmbar sind. Weiter bevorzugt weist der die Ausnehmung umgebende Wandbereich eine minimale Dicke auf, welche einem Drahtdurchmesser der Feder entspricht.
  • Um eine besonders sichere Kontaktierung zwischen der Feder der Zündspule und der Zündkerze zu ermöglichen, weist die Ausnehmung einen kreisförmigen Bodenbereich auf. Hierdurch kann die letzte Windung der Feder sicher am Bodenbereich der Ausnehmung aufliegen. Weiter bevorzugt ist dabei ein Übergang vom Bodenbereich zum Wandbereich der Ausnehmung mit einer Abrundung ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Abrundung mit einem Radius gewählt, welcher einem Radius des Drahtes der Feder der Zündspule entspricht. Der Radius ist vorzugsweise zwischen 0,3 bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,4 mm. Weiter bevorzugt ist die Tiefe der Ausnehmung kleiner als ein Radius des Bodenbereichs. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Kontaktbereich der Zündkerze in Axialrichtung nicht zu lang wird. Alternativ könnte der Übergang zwischen Bodenbereich und Wandbereich auch scharfkantig sein.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Zündanordnung, umfassend eine Zündkerze und eine Zündspule. Die Zündkerze weist einen Kontaktbereich mit einer Ausnehmung auf, welche von einem ringförmig geschlossenen Wandbereich umgeben ist. Die Zündspule umfasst eine Feder mit einem Kontaktabschnitt, welcher in der Ausnehmung der Zündkerze angeordnet ist. Dadurch weist die erfindungsgemäße Zündanordnung eine hervorragende Kontaktierung zwischen dem Federende und der Zündkerze auf, und ferner ist der Kontaktabschnitt der Feder sicher in der Ausnehmung aufgenommen. Eine Kontaktierung zwischen dem Federende und der Zündkerze kann dabei sowohl über einen Bodenbereich der Ausnehmung als auch den umgebenden Wandbereich erfolgen. Hierdurch wird eine verbesserte Kontaktierung erreicht und andererseits stellt der das Federende umgebende Wandbereich der Zündkerze eine Abschirmung sicher. Dabei weist die erfindungsgemäße Zündanordnung keinen in Radialrichtung der Zündkerze vergrößerten Bauraum auf, sondern kann bevorzugt noch kleiner ausgestaltet werden. Hierdurch können insbesondere verschärfte Bauraumanforderungen bei modernen Motoren eingehalten werden und entsprechend notwendige Bohrungen in einem Zylinderkopf für die Zündkerze und Zündspule verkleinert werden.
  • Die erfindungsgemäße Zündanordnung ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass eine Form der Ausnehmung der Zündkerze komplementär zu einer Hüllfläche des Kontaktabschnitts der Feder der Zündspule ausgebildet ist. Hierdurch entsprechen sich die Form der Ausnehmung und die Form des Kontaktabschnitts der Feder, so dass die beiden Kontaktbereiche der Zündkerze und der Zündspule zueinander passend ausgestaltet sind. Dies vereinfacht neben einer Montage auch die Kontaktierung zwischen den beiden Bauteilen. Alternativ sind die Hüllflächen der Ausnehmung und des Kontaktabschnitts nicht komplementär zueinander vorgesehen, z.B. der Kontaktabschnitt zylindrisch und die Ausnehmung konisch.
  • Vorzugsweise ist eine Tiefe der Ausnehmung in Axialrichtung mindestens gleich groß oder größer als ein Drahtdurchmesser der Feder der Zündspule. Bevorzugt ist die Tiefe der Ausnehmung zwei bis drei Mal größer als der Drahtdurchmesser der Feder. Weiter bevorzugt ist eine Dicke des Wandbereichs gleich oder größer dem Drahtdurchmesser der Feder. Die Tiefe der Ausnehmung in Axialrichtung beträgt vorzugsweise zwischen 1,2 mm bis 1,6 mm, besonders bevorzugt 1,5 mm. Der Durchmesser des Federdrahts liegt vorzugsweise zwischen 0,5 bis 0,8 mm und beträgt besonders bevorzugt 0,6 mm.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kontaktiert der Kontaktabschnitt der Feder ausschließlich den Wandbereich der Zündkerze. Hierdurch kann ein minimaler Abrieb sichergestellt werden und es wird eine Kontaktierung an lediglich einer Stelle möglich.
    • Zeichnung
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
    • Figur 1
    eine schematische Schnittansicht einer Zündanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Figur 2
    eine Vergrößerung eines Kontaktierungsbereichs zwischen einer Zündspule und einer Zündkerze der Zündanordnung von Figur 1,
    Figur 3
    eine Vergrößerung eines Kontaktbereichs der Zündkerze.
    Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 eine Zündanordnung 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Zündspule 2 ein Spulengehäuse 5, in dem eine Primärspule 6 und eine Sekundärspule 7 derart zusammenwirken, dass aus einer niedrigen Gleichspannung einer Batterie 4 eine Hochspannung für die Zündkerze 3 erzeugt wird. Die Primärspule 6 ist über einen Niederspannungsanschluss 8 mit der Batterie 4 und über einen Hochspannungsanschluss 9 mit der Zündkerze 3 elektrisch verbindbar. Die Zündkerze 3 ist in einem Schacht 10 eines Zylinderkopfes 11 einer Brennkraftmaschine angeordnet. Eine Mittelachse der Zündkerze und der Zündspule ist mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet.
  • Die Zündspule 2 umfasst ferner als Kontaktelement eine Feder 15, welche von einer isolierenden Schutzhülle 16 umgeben ist. Die isolierende Schutzhülle umgibt dabei sowohl den Hochspannungsanschluss 9 als auch einen Kontaktbereich 30 der Zündkerze 3. Der Kontaktbereich 30 ist der Bereich der Zündkerze 3, welcher in Richtung der Längsachse 12 zur Zündspule 3 gerichtet ist. Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Kontaktbereich 30 der Zündkerze eine Ausnehmung 31 auf, welche am äußersten Ende des Kontaktbereichs 30 angeordnet ist. Die Ausnehmung 31 weist einen Bodenbereich 33 und einen den Bodenbereich 33 ringförmig vollständig umgebenden Wandbereich 32 auf. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist der Wandbereich 32, ausgehend von der Öffnung der Ausnehmung 31 in Richtung zum Bodenbereich 33, sich verjüngend ausgebildet. Genauer verjüngt sich die Ausnehmung 31 konisch, wobei ein Öffnungswinkel α der Verjüngung 50° beträgt. Ferner ist am Kontaktbereich 30 der Zündkerze eine radial nach außen gerichtete Stützschulter 34 ausgebildet, welche eine Abstützung für die Schutzhülle 16 bildet, wie aus Figur 2 ersichtlich.
  • Wie weiter aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, weist die Feder 15 drei Hauptabschnitte auf, nämlich einen ersten Blockabschnitt 15.1, einen Federabschnitt 15.2 und einen Kontaktabschnitt 15.3. Der Blockabschnitt 15.1 ist dabei um ein Vielfaches länger als der Federabschnitt 15.2 und der Kontaktabschnitt 15.3 zusammen. Alternativ kann auf den Blockabschnitt 15.1 verzichtet werden und der Abschnitt stattdessen vollständig als Federabschnitt ausgebildet sein. Hierbei kann sich auch eine Steigung des Federabschnitts über die Länge ändern. Der Kontaktabschnitt 15.3, ist, wie aus Figur 2 ersichtlich, in Richtung seines Endes ebenfalls sich verjüngend ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der sich verjüngende Kontaktabschnitt 15.3 genau drei Windungen der Feder 15. Der Kontaktabschnitt 15.3 bildet somit ein im Wesentlichen kegelstumpfförmiges Ende der Feder, welches für eine Kontaktierung mit der Zündkerze 3 ausgebildet ist. Ein Öffnungswinkel der Verjüngung des Kontaktabschnitts 15.3 entspricht dabei dem Öffnungswinkel α des Wandbereichs 32 der Ausnehmung 31 an der Zündkerze. Die letzte Windung des Kontaktabschnitts 15.3 der Feder kann den Bodenbereich 33 berühren, der Kontaktabschnitt liegt jedoch sicher am umlaufenden Wandbereich 32 der Ausnehmung 31 auf. Hierbei genügt eine einzige Kontaktstelle zwischen Kontaktabschnitt und Wandbereich. Im Ausführungsbeispiel berühren die zweite und dritte Windung des Kontaktabschnitts 15.3 den Wandbereich 32. Hierdurch wird eine besonders gute Kontaktierung zwischen dem Kontaktabschnitt 15.3 und dem Kontaktbereich 30 der Zündkerze erreicht. Weiter sind die Windungen des Kontaktabschnitts 15.3 auf Block, d.h., einander berührend, ausgebildet, was eine verbesserte Kontaktierung bereitstellt und zu einer gewissen Erhöhung der Stabilität des Kontaktabschnitts 15.3 der Feder führt. Ferner stellt der Wandbereich 32 eine umlaufende Abschirmung für das Federende bereit, so dass eine hervorragende Abschirmung gegenüber elektrischen Feldstärkeüberhöhungen im Bereich des scharfkantigen Endes der Feder vorhanden ist. Dabei ist ein Außenumfang des Kontaktbereichs 30 nicht größer als bei herkömmlichen Zündkerzen, sondern kann im Gegenteil kleiner ausgebildet werden. Hierdurch kann Bauraum für die Abschirmung des Federendes eingespart werden und somit der Schacht 10 einen reduzierten Durchmesser aufweisen.
  • Erfindungsgemäß stellt somit die Zündkerze, genauer der Wandbereich 32, am Kontaktbereich 30 der Zündkerze die Abschirmung für das Federende bereit, so dass keine weiteren zusätzlichen Bauteile notwendig sind. Ferner kann eine Länge des Kontaktbereichs 30 der Zündkerze in axialer Richtung reduziert werden, so dass sich hierdurch auch eine Bauraumreduzierung in axialer Richtung ergibt. Ferner ergeben sich Materialeinsparungen am Kontaktbereich 30 der Zündkerze. Dies führt zu einer weiteren Kostenreduktion der Zündkerze. Alternativ kann dieser Bereich für einen verlängerten Isolatorbereich genutzt werden. Ferner stellt die konusförmige Ausnehmung 31 ein leichteres Finden des Kontaktabschnitts 15.3 bei der Montage sicher und ermöglicht zusätzlich eine verbesserte Fixierung des Kontaktabschnitts 15.3 in der Ausnehmung 31 bei Vibrationen der Brennkraftmaschine. Hieraus resultiert ein reduzierter Abrieb und somit eine verlängerte Lebensdauer der Kontaktierung zwischen Zündspule und Zündkerze. Die erfindungsgemäße Kontaktierungslösung zwischen Zündkerze und Zündspule stellt somit eine signifikante Verbesserung bereit, die auf einfache und kostengünstige Weise realisierbar ist. Ferner kann durch das Vorsehen der Stützschulter 34 auch eine einfache Fixierung der Schutzhülle 16 an der Zündkerze 3 ermöglicht werden.
  • Figur 3 zeigt im Detail den Kontaktbereich 30 der Zündkerze 3, wobei eine Tiefe T der Ausnehmung 31 ungefähr das dreifache eines Drahtdurchmessers D (Figur 2) aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe 1,5 mm, wobei der Kontaktbereich 30 in axialer Richtung eine Gesamtdicke A von 2,8 mm aufweist. Ein maximaler Außendurchmesser B an der Stützschulter 34 beträgt 7,7 mm, ein Außendurchmesser C des Wandbereichs 32 beträgt 6,4 mm und ein Durchmesser E an der Öffnung der Ausnehmung 31 beträgt 5 mm. Ferner ist ein Übergang zwischen der inneren Wandfläche des Wandbereichs 32 und dem Bodenbereich 33 mit einem Radius R vorgesehen, wobei der Wandbereich 32 an der Öffnung der Ausnehmung 31 ebenfalls Abrundungen aufweist, so dass insbesondere der Kontaktabschnitt 15.3 der Feder einfach eingeführt werden kann und auch die Schutzhülle 16 einfach über den Wandbereich 32 übergestülpt werden kann. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage.

Claims (12)

  1. Zündanordnung, umfassend eine Zündspule (2) und eine Zündkerze (3), wobei die Zündspule (2) einen Hochspannungsanschluss (9) und eine Feder (15) zur elektrischen Verbindung des Hochspannungsanschlusses (9) mit der Zündkerze (3) aufweist, wobei ein zur Zündkerze (3) gerichteter Kontaktabschnitt (15.3) der Feder (15) einen, im Vergleich zu einem Außenumfang weiterer Abschnitte (15.1, 15.2) der Feder (15), reduzierten Außenumfang aufweist, wobei der Kontaktabschnitt (15.3) der Feder (15) sich in Richtung des Endes der Feder (15) verjüngend ausgebildet ist und sich konisch verjüngt, wobei die Zündkerze einen Kontaktbereich (30) für eine Kontaktierung mit der Feder (15) aufweist, wobei der Kontaktbereich (30) eine von einem geschlossenen, ringförmigen Wandbereich (32) umgebene Ausnehmung (31) mit einem kreisförmigen Bodenbereich (33) zur Aufnahme eines Kontaktabschnitts (15.3) der Feder der Zündspule aufweist und wobei der kreisförmige Bodenbereich (33) und der ringförmige Wandbereich (32) der Ausnehmung (31) dazu eingerichtet sind, die Feder der Zündspule mit dem Kontaktbereich (30) der Zündkerze zu kontaktieren, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand der Kontaktabschnitt (15.3) der Feder (15) auf Block angeordnet ist und benachbarte Windungen am Kontaktabschnitt (15.3) der Feder (15) sich berühren, dass der ringförmige Wandbereich (32) eingerichtet ist, den Kontaktabschnitt (15.3) der Feder (15) abzuschirmen und dass der Kontaktabschnitt (15.3) eingerichtet ist, in radialer Richtung in dem Kontaktbereich (30) der Zündkerze (3) abgeschirmt zu werden.
  2. Zündanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Form der Ausnehmung (31) komplementär zu einer Hüllkurve des Kontaktabschnitts (15.3) der Feder der Zündspule (2) ist.
  3. Zündanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe (T) der Ausnehmung (31) der Zündkerze (3) gleich oder größer ist als ein Durchmesser (D) des Federdrahts der Feder (15), vorzugsweise zwei Mal oder drei Mal größer als der Durchmesser (D) des Federdrahts, ist.
  4. Zündanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (15.3) der Feder (15) der Zündspule ausschließlich den Wandbereich (32) der Ausnehmung (31) kontaktiert.
  5. Zündanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kontaktabschnitt (15.3) der Feder in einem Öffnungswinkel (α) zwischen 40° und 60°, bevorzugt in einem Öffnungswinkel (α) von 50°, konisch verjüngt.
  6. Zündanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (15.3) der Feder (15) genau zwei Windungen oder genau drei Windungen umfasst.
  7. Zündanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (31) sich in Richtung auf eine Mittelachse (12) der Zündkerze verjüngt.
  8. Zündanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (31) konisch verjüngt, bevorzugt in einem Öffnungswinkel (α) zwischen 40° und 60° und besonders bevorzugt in einem Öffnungswinkel (α) von 50°.
  9. Zündanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (31) zylindrisch ausgebildet ist.
  10. Zündanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (31) eine Tiefe (T) aufweist, welche gleich oder größer ist als ein Durchmesser (D) des Federdrahts der Feder (15) der Zündspule.
  11. Zündanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (31) konzentrisch zu einer Mittelachse (12) der Zündkerze ist.
  12. Zündanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandbereich (32) eine Mindestdicke aufweist, welche gleich oder größer als ein Durchmesser (D) des Federdrahts der Feder (15) der Zündspule ist.
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