FR2864686A1

FR2864686A1 - Rod type ignition coil for controlling spark plug of gasoline engine, has filling material e.g. thermoplastic elastomer, applied in liquid state, against inner side of one wind-up reel, and coil core introduced in reel

Info

Publication number: FR2864686A1
Application number: FR0453015A
Authority: FR
Inventors: Alfred Glatz; Klaus Lerchenmueller; Gary Toikka
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-12-20
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2005-07-01
Anticipated expiration: 2024-12-16
Also published as: JP2005183995A; FR2864686B1; DE10360338A1; ITMI20042406A1

Abstract

The coil (10) has a core (12) on which a winding layer (14) of a wind-up reel (16) is wound. A winding layer (18) of a wind-up reel (20) is wound on the core over the layer (14). A filling material (22) e.g. thermoplastic elastomer, is applied in liquid state, by injection molding, against an inner side of the wind-up reel (16), and the core is introduced in the wind-up reel (16). An independent claim is also included for a method of manufacturing an ignition coil of a gasoline engine.

Description

Domaine de l'inventionField of the invention

La présente invention concerne une bobine d'allumage pour un moteur à essence, comportant un noyau de bobine sur lequel on en-roule au moins une couche d'enroulement d'une première bobine de fil et ensuite on réalise au moins une couche d'enroulement d'une seconde bobine de fil et entre le noyau de bobine et la première bobine d'enroulement on place une matière de remplissage. The present invention relates to an ignition coil for a gasoline engine, comprising a coil core on which at least one winding layer of a first coil of wire is wound and then at least one layer of winding a second coil of wire and between the coil core and the first winding coil is placed a filler.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une bobine d'allumage d'un moteur à essence. The invention also relates to a method of manufacturing an ignition coil of a gasoline engine.

to Etat de la technique Une bobine d'allumage constitue une source de haute tension de transmission d'énergie pour assurer la commande de la bougie d'allumage d'un moteur à essence, cette bougie allumant le mélange de carburant de la chambre de combustion du moteur pour entraîner le piston et ainsi le vilebrequin. to state of the art An ignition coil is a source of high voltage transmission energy to ensure the control of the spark plug of a gasoline engine, this spark igniting the fuel mixture of the combustion chamber motor to drive the piston and thus the crankshaft.

Une bobine d'allumage se compose en principe de deux en-roulements ayant un nombre d'enroulements ou spires différent. Ces en-roulements sont couplés magnétiquement l'un à l'autre avec l'assistance d'un noyau de fer ou d'un noyau de bobine de ce type. L'enroulement ayant le plus petit nombre de spires est l'enroulement primaire et celui ayant le plus grand nombre de spires est l'enroulement secondaire. L'enroulement primaire sert d'enroulement d'excitation et reçoit son énergie de la batterie du véhicule. Cet enroulement est commandé par un commutateur électronique par la centrale de gestion du moteur. An ignition coil consists in principle of two in-bearings having a number of windings or turns different. These in-bearings are magnetically coupled to each other with the assistance of an iron core or coil core of this type. The winding with the smallest number of turns is the primary winding and the one with the largest number of turns is the secondary winding. The primary winding serves as an excitation winding and receives its energy from the vehicle battery. This winding is controlled by an electronic switch by the engine management unit.

On développe une haute tension électrique dans l'enroulement secondaire par une coupure commandée du circuit primaire; cette haute tension est transmise à la bougie d'allumage qui dé-clenche une étincelle. A high electrical voltage is developed in the secondary winding by a controlled cutoff of the primary circuit; this high voltage is transmitted to the spark plug which unlatches a spark.

L'enroulement primaire et l'enroulement secondaire sont en général concentriques l'un autour de l'autre; l'enroulement primaire est prévu à l'extérieur et l'enroulement secondaire est situé à l'intérieur. Les deux enroulements peuvent également se composer de plusieurs couches avec des couches d'isolation appropriées entre les différentes couches d'enroulement; ces enroulements sont réalisés sous forme d'enroulements cloisonnés ou aussi de couches en biais ou d'enroulements dits à pas de pèlerin . The primary winding and the secondary winding are generally concentric around each other; the primary winding is provided on the outside and the secondary winding is on the inside. The two windings may also consist of several layers with appropriate insulation layers between the different winding layers; these windings are made in the form of partitioned windings or also diagonal layers or so-called pilgrim windings.

Un développement particulier d'une bobine d'allumage est celui d'une bobine d'allumage en forme de tige ou bobine d'allumage de type crayon. Les bobines d'allumage tiges ont un diamètre extérieur relativement réduit, par exemple inférieur à 24 mm. De plus, de telles bobines doivent fonctionner en toute sécurité dans une plage de températures comprise entre environ -40 C et 160 C et fournir de façon caractéristique une tension d'environ 30 kV. Les matières utilisées doivent répondre à des critères très stricts pour respecter de telles conditions de fonctionnement. A particular development of an ignition coil is that of a rod-shaped ignition coil or pencil type ignition coil. The rod ignition coils have a relatively small outside diameter, for example less than 24 mm. In addition, such coils must operate safely in a temperature range between about -40 C and 160 C and typically provide a voltage of about 30 kV. The materials used must meet very strict criteria to meet such operating conditions.

Habituellement, le noyau de fer est noyé pour son isolation et habituellement on tire un tube thermorétractable d'une matière thermoplastique rétractable par-dessus le noyau de fer pour le rétracter en I o faisant agir de la chaleur. En plus, on utilise également une résine qui s'utilise également pour compléter l'isolation dans la bobine d'allumage. Usually, the iron core is flooded for insulation and usually a heat-shrinkable tube of shrinkable thermoplastic material is pulled over the iron core to heat-shrink it. In addition, a resin is also used which is also used to complete the insulation in the ignition coil.

L'inconvénient de ce type de remplissage connu est toute-fois que les coefficients de dilatation différents des matières utilisées ou encore un décalage entre le tuyau thermorétractable et le noyau de fer dans la résine conduisent à des contraintes mécaniques. Or, ces contraintes ou tensions mécaniques provoquent fréquemment une sollicitation excessive de la matière plastique provoquant sa rupture ou des fissures dans la résine. Alors qu'initialement les fissures sont seulement très fines et ne sont pas génantes pour le fonctionnement de la bobine, du fait de la fatigue de la matière et des contraintes de variation de température, ces fissures peuvent se développer jusqu'au voisinage de la bobine secondaire. Cela favorise en partie une décharge électrique non voulue et l'érosion de la matière par décharge électrique et même cela peut provoquer un court-circuit. The disadvantage of this type of known filling is, however, that the coefficients of expansion different materials used or an offset between the heat-shrinkable pipe and the iron core in the resin lead to mechanical stresses. However, these stresses or mechanical stresses frequently cause excessive stress on the plastic material causing its rupture or cracks in the resin. While initially the cracks are only very thin and are not annoying for the operation of the coil, because of the fatigue of the material and the constraints of temperature variation, these cracks can develop up to the vicinity of the coil secondary. This partly promotes unwanted electrical discharge and erosion of the material by electric shock and even this can cause a short circuit.

Comme l'intervalle de remplissage est très étroit et représente par exemple une épaisseur ou largeur inférieure à 0,5 mm, du fait des tolérances il est difficile de réaliser un remplissage régulier. L'incertitude de l'alignement central dans le remplissage pour le noyau de fer conduit à des variations d'épaisseur de la masse coulée utilisée pour le remplissage et dans l'homogénéité de la masse de remplissage. En conséquence, les caractéristiques de la matière ne sont pas les mêmes dans toute la direction d'extension du noyau de fer ou de la bobine secondaire. Cela entraîne des zones exposées à des contraintes thermiques et mécaniques différentes avec risque de favoriser le développement de fissures. De plus, il est souvent difficile de répartir de façon homogène une masse coulée de remplissage dans un intervalle de remplissage étroit. Cela aboutit facilement à des cavités ou des bulles, gênantes, qui peuvent être un inconvénient pour le fonctionnement de la bobine. As the filling gap is very narrow and represents for example a thickness or width less than 0.5 mm, because of the tolerances it is difficult to achieve a regular filling. The uncertainty of the central alignment in the filling for the iron core leads to variations in the thickness of the cast mass used for the filling and in the homogeneity of the filling mass. As a result, the characteristics of the material are not the same throughout the extension direction of the iron core or the secondary coil. This causes areas exposed to different thermal and mechanical stresses with the risk of promoting the development of cracks. In addition, it is often difficult to evenly distribute a filler mass in a narrow filling gap. This easily leads to annoying cavities or bubbles, which can be a disadvantage for the operation of the coil.

But de l'invention La présente invention a ainsi pour but de développer une bobine d'allumage tige pour un moteur à essence, ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle bobine permettant un remplissage homogène du noyau de fer dans la masse coulée et d'assurer un alignement centré par rapport à l'enroulement secondaire. En outre, la fabrication de la bobine d'allumage selon l'invention doit être simple et le procédé doit être facile à exécuter. OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is therefore to develop an ignition coil rod for a gasoline engine, as well as a method of manufacturing such a coil allowing a homogeneous filling of the iron core in the casting mass. and to provide alignment centered with respect to the secondary winding. In addition, the manufacture of the ignition coil according to the invention must be simple and the method must be easy to perform.

A cet effet, l'invention concerne une bobine d'allumage du I o type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on applique la matière de rem- plissage contre la face intérieure de la première bobine de fil et on introduit le noyau de bobine dans la première bobine de fil munie de la matière de remplissage. To this end, the invention relates to an ignition coil of the type I o defined above, characterized in that the filling material is applied against the inner face of the first coil of wire and the core is introduced. in the first spool of thread provided with the filling material.

L'invention concerne également un procédé pour réaliser 15 une telle bobine, ce procédé étant caractérisé par les étapes suivantes: - on applique une matière de remplissage contre le côté intérieur d'une première bobine de fil, - on enroule au moins une première couche d'enroulement sur la première bobine, - on introduit le noyau de bobine dans la première bobine munie de la matière de remplissage, - on enroule au moins une couche d'enroulement d'une seconde bobine par- dessus la première bobine, et - on applique des contacts électriques au montage formé du noyau de 25 bobine, de la première bobine de fil et de la seconde bobine de fil. Avantages de l'invention Ainsi, la matière de remplissage est appliquée contre le côté intérieur de la première bobine de fil et le noyau de la bobine se place dans la première bobine de fil munie préalablement de la matière d'enrobage. Un tel alignement centré du noyau de bobine par rapport à la première bobine de fil est rendu possible car la matière d'enrobage peut être appliquée régulièrement contre la face intérieure de la première bobine de fil. The invention also relates to a method for producing such a coil, which method is characterized by the following steps: - a filling material is applied against the inner side of a first coil of wire, - at least a first layer is wound up winding on the first spool, - inserting the spool core into the first spool provided with the filler, - winding at least one winding layer of a second spool over the first spool, and - electrical contacts are applied to the formed coil core, first wire coil, and second wire coil assembly. Advantages of the invention Thus, the filling material is applied against the inner side of the first spool of thread and the core of the spool is placed in the first spool of thread previously provided with the coating material. Such centered alignment of the coil core with respect to the first wire coil is made possible because the coating material can be regularly applied against the inner face of the first wire coil.

Pour obtenir une résistance mécanique particulièrement élevée vis-à-vis du développement de fissures, la matière de remplissage peut être un silicone ou un élastomère de ce type comme par exemple un élastomère thermoplastique. De telles matières donnent également une bonne capacité d'accrochage à la première bobine de fil. To obtain a particularly high mechanical strength with respect to the development of cracks, the filler may be a silicone or an elastomer of this type such as a thermoplastic elastomer. Such materials also give good tackiness to the first spool of thread.

Comme la matière de remplissage est appliquée à l'état liquide contre le côté intérieur du premier enroulement de fil, la fabrication de la bobine peut se transposer particulièrement simplement dans une fabrication en grande série. Since the filler is applied in the liquid state against the inner side of the first yarn winding, the manufacture of the spool can be particularly easily transposed in mass production.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la matière de remplissage peut être projetée contre le côté intérieur du premier enroulement de fil. Pour cela on utilise un procédé basse pression ou haute pression, comme le procédé de moulage par injection. Ceci garantit une isolation électrique continue sans garantir l'apparition de cavi- I o tés ou de bulles. According to a particularly advantageous embodiment, the filling material can be projected against the inner side of the first winding of wire. For this purpose, a low pressure or high pressure process is used, such as the injection molding process. This guarantees continuous electrical insulation without guaranteeing the formation of cavities or bubbles.

Dans le procédé selon l'invention, avant ou après la mise en place des contacts électriques, on met le montage composé des noyaux de bobine de la première bobine de fil et de la seconde bobine de fil dans un boîtier. In the method according to the invention, before or after the introduction of the electrical contacts, the assembly consists of the coil cores of the first wire coil and the second wire coil in a housing.

De plus si on introduit urne matière isolante entre la première bobine de fil et la seconde bobine de fil, l'étape d'enroulement de la première bobine de fil comprend la mise en place de la matière d'isolation. In addition, if an insulating material is introduced between the first spool of thread and the second spool of thread, the step of winding the first spool of thread comprises placing the insulating material.

Si on introduit une matière isolante entre la seconde bobine de fil et la paroi intérieure du boîtier, l'étape d'enroulement de la seconde bobine de fil comprend la mise en place de la matière isolante. If an insulating material is introduced between the second coil of wire and the inner wall of the housing, the step of winding the second coil of wire comprises placing the insulating material.

De préférence, on applique la seconde bobine de fil sur un boîtier servant en même temps de bobine d'enroulement. Preferably, the second coil of wire is applied to a housing serving at the same time a winding coil.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 25 détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique de côté de la structure d'une bobine d'allumage de type tige, - la figure 2 est une vue de côté en coupe schématique d'une partie de la 30 bobine d'allumage de type tige. Drawings The present invention will now be described in more detail with reference to an exemplary embodiment shown in the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a schematic sectional side view of the structure of a rod type ignition coil; FIG. 2 is a schematic sectional side view of a portion of the rod type ignition coil.

Description du mode de réalisationDescription of the embodiment

La figure 1 est une vue en coupe schématique de côté de la structure d'une bobine d'allumage 10 selon l'invention destinée à un mo- teur à essence. Une couche de spire ou d'enroulement 14 d'une bobine secondaire 16 est réalisée sur le noyau de bobine 12, par exemple réalisé sous la forme d'un noyau en fer à lamelles. En variante, la bobine secon- daire 16 peut également comporter plusieurs couches d'enroulement su- perposées sous la forme d'un enroulement à cloison ou enroulement en biais. Figure 1 is a schematic sectional side view of the structure of an ignition coil 10 according to the invention for a gasoline engine. A coil or winding layer 14 of a secondary coil 16 is formed on the coil core 12, for example in the form of a lamellar iron core. Alternatively, the secondary coil 16 may also have a plurality of superposed winding layers in the form of a bulkhead winding or winding winding.

Une matière de remplissage 22 est prévue entre le noyau 12 de la bobine et la bobine secondaire 16. La matière de remplissage 22, qui comprend un silicone ou un élastomère, notamment un élastomère thermoplastique, est appliquée contre le côté intérieur de la première bobine d'enroulement 16. Comme une telle matière d'isolation peut se travailler à l'état liquide, on peut projeter cette matière de remplissage 22 contre le côté intérieur du premier enroulement de fil après avoir enlevé le noyau 12 de la bobine. Pour cela, on utilise un procédé de moulage par injection. La matière de remplissage 22 se solidifie et forme un enrobage élastique du noyau 12 que l'on introduit dans la bobine secondaire 16 munie de la matière de remplissage 22. A filling material 22 is provided between the core 12 of the coil and the secondary coil 16. The filling material 22, which comprises a silicone or an elastomer, in particular a thermoplastic elastomer, is applied against the inner side of the first coil. As such an insulation material can be worked in the liquid state, this filling material 22 can be projected against the inner side of the first wire winding after removing the core 12 from the coil. For this purpose, an injection molding process is used. The filling material 22 solidifies and forms an elastic coating of the core 12 which is introduced into the secondary coil 16 provided with the filling material 22.

Par-dessus l'enroulement:secondaire on réalise une couche d'enroulement 18 formant la bobine primaire 20. La bobine primaire 20 peut également comporter plusieurs couches d'enroulement. Entre la bobine primaire 20 et la bobine secondaire 16 on a une résine d'isolation, par exemple une résine époxy 26 que l'on fait durcir par un procédé approprié. On top of the secondary winding a winding layer 18 is formed forming the primary coil 20. The primary coil 20 may also comprise several winding layers. Between the primary coil 20 and the secondary coil 16 there is an insulation resin, for example an epoxy resin 26 which is cured by a suitable method.

L'ensemble du montage de la bobine composé du noyau 12, de la bobine secondaire 16 et de la bobine primaire 20, est placé dans un boîtier 24 en forme de tige (boîtier-crayon). Entre la bobine primaire 20 et la paroi intérieure du boîtier 24 on a placé une matière d'isolation 28. Comme l'indique simplement la figure 1, on a également prévu les con- tacts électriques 30 appropriés. The assembly assembly of the coil composed of the core 12, the secondary coil 16 and the primary coil 20, is placed in a housing 24 in the form of rod (housing-pencil). Between the primary coil 20 and the inner wall of the housing 24 an insulation material 28 has been placed. As shown simply in FIG. 1, the appropriate electrical contacts 30 are also provided.

La figure 2 montre schématiquement une bue de côté et en coupe d'une partie de la bobine d'allumage en forme de tige 10 destinée à un moteur à essence. La figure 2 montre notamment comment on introduit le noyau 12 de la bobine dans la bobine secondaire 16 dont la paroi intérieure a été munie d'un revêtement d'élastomère 22. Figure 2 schematically shows a side and sectional drunk of a portion of the rod-shaped ignition coil 10 for a gasoline engine. FIG. 2 shows in particular how the core 12 of the coil is introduced into the secondary coil 16 whose inner wall has been provided with an elastomer coating 22.

Selon une variante de réalisation du procédé de fabrication (variante non représentée) on peut réaliser la bobine primaire sur la bobine secondaire préalablement munie de sa matière de remplissage avant d'engager l'ensemble dans le noyau de bobine. According to an alternative embodiment of the manufacturing method (variant not shown) can be made the primary coil on the secondary coil previously provided with its filling material before engaging the assembly in the coil core.

Le noyau de fer peut être intégré en principe dans un élastomère en appliquant différents procédés de fabrication; on peut ainsi utiliser à la fois des matières liquides et des matières solides, par exemple des inserts de matière sous forme tubulaire. The iron core can be integrated in principle in an elastomer by applying different manufacturing processes; it is thus possible to use both liquids and solids, for example inserts of material in tubular form.

Le noyau de fer peut en outre être préassemblé à d'autres éléments tels que par exemple un aimant ou des éléments d'amortissement axial complémentaires au niveau d'un ou des deux côtés avant ou encore de rondelles de recouvrement. The iron core may further be preassembled to other elements such as for example a magnet or complementary axial damping elements at one or both front sides or washers.

Claims

1) Ignition coil (10) for a gasoline engine having a coil core (12) on which at least one winding layer (14) of a first coil of wire (16) is wound and then producing at least one winding layer (18) of a second spool of thread (20) and between the spool core (12) and the first spooling spool (16) is placed a filling material (22), characterized in that the filling material (22) is applied against the inner face of the first wire spool (16) and the coil core (12) is introduced into the first spool of wire (16) provided with the filling material (22).

2) ignition coil according to claim 1, characterized in that the filling material (22) is a silicone or a similar elastomer, in particular a thermoplastic elastomer.

3) ignition coil according to claim 1, characterized in that the filling material (22) is applied in the liquid state.

4) ignition coil according to claim 1, characterized in that the filling material (22) is injected (injection molding).

5) A method of manufacturing an ignition coil (10) for a gasoline engine, characterized by the following steps: - a filling material (22) is applied against the inner side 30 of a first coil of wire (16), at least a first winding layer (14) is wound on the first spool (16), the spool core (12) is introduced into the first spool (16) provided with the filling material (22), at least one winding layer (18) of a second coil (20) is wound over the first coil (16), and electrical contacts (30) are applied to the core coil (12), the first wire spool (16) and the second wire spool (20).

6) Method according to claim 5, characterized in that before or after the introduction of the electrical contacts (30) is placed the assembly composed of the coil cores (12) of the first coil of wire (16) and the second spool of thread (20) in a housing (24).

7) Method according to claim 5, characterized in that an insulating material (26) is introduced between the first spool of thread (16) and the second spool of thread (20).

8) Method according to claim 5, characterized in that one introduces an insulating material (28) between the second coil of wire (20) and the inner wall of the housing (24).

9) Process according to claim 5, characterized in that the second coil of wire is applied to a housing serving at the same time winding coil.

10) A method according to claim 7, characterized in that the step of winding the first coil of wire (16) comprises placing the insulation material (26).

11) A method according to claim 8, characterized in that the step of winding the second coil of wire (20) comprises placing the insulating material (28).

12) Method according to claim 5, characterized in that the filler (22) is a silicone or a similar elastomer, in particular a thermoplastic elastomer.

13) Method according to claim 5, characterized in that the filling material (22) is applied in the liquid state.

14) Method according to claim 5, characterized in that the filling material (22) (injection molding) is injected.