WO2003038958A1 - Verbindungsmittel für zündanlagen von brennkraftmaschinen - Google Patents

Verbindungsmittel für zündanlagen von brennkraftmaschinen Download PDF

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    • 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

Definitions

  • the invention is based on a connecting means for ignition systems of internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • This protective cap which is usually made of a special rubber mixture, is particularly at risk in today's internal combustion engines. Contributing to this in particular as a stressful circumstance is that with today's engines a
  • the connecting means according to the invention for ignition systems of internal combustion engines with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the aforementioned shortcomings are avoided.
  • the connecting means is designed in such a way that a protective cap is constructed at least in two layers with an inner jacket made of electrical insulating material and with an outer jacket made of electrically conductive material lying directly on the inner jacket, which is electrically connected to ground potential.
  • the direct contact of the outer jacket on the inner jacket avoids air pockets.
  • the inner jacket is electrically placed directly on ground potential despite the spatial spacing via the plug shaft to the cylinder head.
  • the outer jacket is flexible on the
  • Inner jacket applied so that the connecting means can be expanded in the area of the connections for contacting without changing its electrical properties.
  • a connecting means 11 for ignition systems of internal combustion engines 12, as shown in FIG. 1, has the following main features: a first connection 13 for an ignition coil 14, a second connection 16 for a spark plug 17, and an only schematically drawn one, the two connections 13, 16 connecting electrical conductor 18, and a protective cap 19, which at least partially surrounds the connections 13, 16 and the conductor 18.
  • the connecting means 11 is positioned in a shaft 21, also referred to as a candle niche, in a cylinder head
  • the spark plug 14 is recessed and mounted in a known manner.
  • the protective cap 19 has, as is shown in FIG. 2, an inner jacket 23 facing the connections 13 and the conductor 18 and an outer jacket 24 which, in the radial direction, directly to the inner jacket without gaps
  • the inner jacket 23 consists of an electrical insulating material, preferably an elastomer based on silicone. An elastic plastic in the manner of a thermoplastic elastomer would also be possible.
  • the inner jacket 23 is applied in a single injection molding process to the connections 13, 16 provided as inserts in an injection mold and connected to the conductor 18 with a layer thickness of approximately 3 mm.
  • the inner jacket 23 projects beyond the connections 13, 16 in the form of a sleeve at their end openings.
  • mating plugs of the ignition coil 14 and the spark plug 17, which are connected to the connections 13, 16, are partially enclosed and sealed.
  • the outer casing 24 is applied without gaps.
  • the outer sheath 24, like the inner sheath 23, is flexible so that when the connecting means 11 is plugged into the mating connector of the ignition coil 14 and the spark plug 17 it is resiliently expandable and the bond with the inner sheath 23 remains unchanged.
  • the outer jacket 24 is electrically conductive. It has, in its longitudinal course adjacent to the first connection 13, three axially spaced, parallel to each other sealing rings 27, the cross-sectional areas of which taper towards the free ends to such an extent that the free ends are capable of being bent.
  • the sealing rings 27 are dimensioned in their radial extent so that they come into contact with a slight excess on the inside 28 of the shaft 21 when the connecting means 11 is inserted into the shaft 21, and on the one hand a shaft seal 29 and on the other hand electrical
  • the outer jacket 24 preferably consists of an electrically conductive, silicone-based elastomer sprayed directly onto the outside 26 of the inner jacket 23, so that a seamless, integral connection between the jackets 23, 24 is formed.
  • the outer sheath 24 could also be formed by a screen braid made of electrically conductive metal that fits tightly on the outside 26 and can spring back. It is also possible to form the outer jacket 24 from a shrink tube, a thin-walled plastic tube or the like.
  • the outer casing 24 it is important for the function of the outer casing 24 that it consists of an electrically conductive material and that its mechanical properties, like that of the inner casing 23, can spring back and spring back. This creates the prerequisites that the intimate, spacing-free association between the sheaths 23, 24 is retained even when the connecting means 11 are plugged in.
  • the outer side 26 of the inner jacket 23 is the outer end layer of the electrical insulator
  • Connection means 11 electrically connected directly to the ground potential of the cylinder head 22 of the internal combustion engine 12, so that no intermediate insulating layers such as air gaps occur on this electrical path.

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Abstract

Ein Verbindungsmittel (11) für Zündanlagen in Brennkraftmaschinen (12) ist so auszuführen, dass das Verbindungsmittel (11) auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen funktionssicher ist. Das Verbindungsmittel (11) weist unter anderem einen ersten Anschluss (13) für eine Zündspule (14), einen zweiten Anschluss (16) für eine Zündkerze (17) und eine diese Anschlüsse (13, 16) ummantelnde Schutzkappe (19) auf. Die Schutzkappe (19) ist zweischichtig aufgebaut mit einem Innenmantel (23) aus elektrischem Isolierstoff und einem auf dem Innenmantel (23) direktaufliegenden Aussenmantel (24) aus einem elektrisch leitfähigen Material, das elektrisch mit Massepotential in Verbindung steht. Die Mäntel (23, 24) bestehen jeweils aus einem rückfederungsfähigen Material. Das Verbindungsmittel (11) ist zum Einsatz in der Automobilindustrie vorgesehen.

Description

Verbindungsmittel für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verbindungsmittel für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.
Es ist durch die EP 0 713 005 A2 bekannt, ein solches Verbindungsmittel zum Verbinden einer Zündspule mit einer Zündkerze durch die Verwendung eines Zündkerzensteckers, eines Zündkabels und eines Zündkerzensteckers herzustellen. Diese Bestandteile des Verbindungsmittels liegen vor der Herstellung des Verbindungsmittels als separate Baukörper vor, die mit einem eigenen Abschlußelement als Gehäuse oder Schutzkappe versehen sind.
Diese zumeist aus einer speziellen Gummimischung gefertigte Schutzkappe ist bei den heutigen Brennkraftmaschinen in besonderem Maße gefährdet. Dazu tragen insbesondere als belastende Umstände bei, daß bei heutigen Motoren eine
Motorkapselung erfolgt und in Folge dessen die Schutzkappe eine hohe Temperaturbelastung erfährt.
Des weiteren werden bei Vierventilmotoren tiefe Kerzennischen verwirklicht, die mit einer Nischenabdichtung verschlossen werden. Damit kann sich in der Kerzennische aufgrund des fehlenden Luftaustausches eine aggressive Atmosphäre anreichern, die die Schutzkappe angreift.
Schließlich werden heutzutage lange Zünkkerzenstandzeiten vorgeschrieben. Um trotzdem auch am Ende der Standzeit noch die volle Funktionsfähigkeit der Zündanlage garantieren zu können, gibt es eine Tendenz zu höheren Zündspannungen, die die elektrisch Isolierfähigkeit der Schutzkappe durch Spannungsüberschläge gefährden. Diese Spannungsüberschläge oder Teilentladungen erfolgen von der Schutzkappenoberfläche zu dem auf Massepotential liegenden Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, wenn zwischen der Schutzkappenoberfläche und der Oberfläche mit dem Massepotential elektrisch isolierende Lufteinschlüsse oder Luftspalte vorhanden sind.
Die vorgenannten Umstände können einzeln oder in Kombination zu einer Versprödung der Schutzkappe und damit zu einem Ausfall des Verbindungsmittels führen. Den größten Einfluß auf die Versprödung der Schutzkappe haben dabei die Teilentladungen, so daß insbesondere diese Schädigungsart zu vermeiden ist.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verbindungsmittel für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die zuvor erwähnten Unzulänglichkeiten vermieden werden. Dazu ist das Verbindungsmittel so ausgebildet, daß eine Schutzkappe wenigstens zweischichtig aufgebaut ist mit einem Innenmantel aus elektrischem Isolierstoff und mit einem auf dem Innenmantel direktaufliegenden Außenmantel aus elektrisch leitfähigen Material, der elektrisch mit Massepotential in Verbindung steht. Durch die Direktauflage des Außenmantels auf dem Innenmantel werden Lufteinschlüsse vermieden. Mit der Ausbildung des Außenmantels aus leitfähigem Material und der Kontaktierung mit dem Massepotential wird der Innenmantel trotz räumlicher Beabstandung über den Kerzenschacht zum Zylinderkopf elektrisch unmittelbar auf Massepotential gelegt.
Mit diesen Maßnahmen werden Spannungsüberschläge an der Schutzkappe wirksam verhindert , so daß auf diese Weise keine Versprödung der Schutzkappe mehr stattfindet und die Schutzkappe auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen funktionsstabil bleibt.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Maßnahmen für die Realisierung der Erfindung angegeben.
Nach Anspruch 2 ist der Außenmantel flexibel auf dem
Innenmantel aufgebracht, so daß das Verbindungsmittel im Bereich der Anschlüsse zur Kontaktierung aufweitungsfähig ist, ohne dabei seine elektrischen Eigenschaften zu verändern.
Nach Anspruch 3 ist eine Möglichkeit aufgezeigt, bei der durch das Aufbringen des Außenmantels keine nennenswerte Volumensvergrößerung des Verbindungsmittels auftritt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der Figurenbeschreibung näher erläutert. Jeweils in einer Schnittdarstellung ist das Verbindungsmittel in der Figur 1 mit Teilen einer Zündanlage und an seinem Einbauort und in der Figur 2 als Einzelteil dargestellt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Ein Verbindungsmittel 11 für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen 12 weist, wie in der Figur 1 dargestellt, folgende Hauptmerkmale auf: einen ersten Anschluß 13 für eine Zündspule 14, einen zweiten Anschluß 16 für eine Zündkerze 17, einen nur andeutungsweise gezeichneten, die beiden Anschlüsse 13, 16 verbindenden elektrischen Leiter 18, und eine, die Anschlüsse 13, 16 sowie den Leiter 18 zumindest teilweise ummantelnden Schutzkappe 19.
Das Verbindungsmittel 11 ist positioniert in einem auch als Kerzennische bezeichneten Schacht 21 in einem Zylinderkopf
22 der Brennkraftmaschine 12. In dem Schacht 21 ist in bekannter Weise die Zündkerze 14 vertieft und ortsfest gelagert.
Die Schutzkappe 19 weist, wie in der Figur 2 ausgeführt ist, einen, den Anschlüssen 13 und dem Leiter 18 zugewandten Innenmantel 23 und einen Außenmantel 24 auf, der in radialer Richtung unmittelbar, ohne Zwischenräume, an den Innenmantel
23 anschließt.
Der Innenmantel 23 besteht aus einem elektrischen Isolierstoff, vorzugsweise aus einem Elastomer auf Silikonbasis. Möglich wäre auch ein elastischer Kunststoff in der Art eines thermoplastischen Elastomers. Der Innenmantel 23 wird in einem Arbeitsgang im Spritzgießverfahren an den als Einlegeteile in einem Spritzwerkzeug bereitgestellten, mit dem Leiter 18 verbundenen Anschlüsse 13, 16 mit einer Schichtdicke von etwa 3 mm aufgebracht. Der Innenmantel 23 überragt die Anschlüsse 13, 16 an deren stirnseitigen Öffnungen hülsenförmig. Dadurch werden Gegenstecker der Zündspule 14 und der Zündkerze 17, die mit den Anschlüssen 13, 16 verbunden werden, partiell umschlossen und abgedichtet. Auf einer Außenseite 26 des Innenmantels 23 ist der Außenmantel 24 ohne Zwischenräume aufgebracht. Der Außenmantel 24 ist, wie der Innenmantel 23, flexibel, so daß er beim Steckvorgang des Verbindungsmittels 11 auf die Gegenstecker der Zündspule 14 und der Zündkerze 17 rückfedernd aufweitungsfähig ist und der Verbund mit dem Innenmantel 23 dabei unverändert bleibt.
Im Gegensatz zum Innenmantel 23 ist der Außenmantel 24 jedoch elektrisch leitend. Er weist, in seinem Längsverlauf dem ersten Anschluß 13 benachbart, drei axial beabstandete, parallel zueinander angeordnete Dichtringe 27 auf, deren Querschnittsflächen zu den freien Enden hin sich soweit verjüngen, daß die freien Enden abbiegungsfähig sind.
Die Dichtringe 27 sind in ihrer radialen Erstreckung so bemessen, daß sie beim Einführen des Verbindungsmittels 11 in den Schacht 21 an einer Innenseite 28 des Schachtes 21 mit geringem Übermaß zur Anlage kommen und einerseits eine Schachtabdichtung 29 sowie andererseits elektrische
Kontaktstellen 31 zu dem auf Massepotential liegenden Zylinderkopf 22 der Brennkraftmaschine 12 bilden.
Der Außenmantel 24 besteht vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen, direkt auf die Außenseite 26 des Innenmantels 23 aufgespritzen Elastomer auf Silikonbasis, so daß eine lückenlose, stoffschlüssige Verbindung zwischen den Mänteln 23, 24 gebildet ist.
Alternativ könnte der Außenmantel 24 auch durch ein auf der Außenseite 26 enganliegendes, auf- und rückfederungsfähiges Schirmgeflecht aus elektrisch leitfähigem Metall gebildet sein. Möglich ist es auch, den Außenmantel 24 aus einem Schrumpfschlauch, einem dünnwandigen Kunststoffröhr oder ähnlichem zu bilden.
In jedem Fall ist es für die Funktion des Außenmantels 24 wichtig, daß dieser aus einem elektrisch leitfähigem Material besteht und in seinen mechanischen Eigenschaften wie der Innenmantel 23 auf- und rückfederungsfähig ist. Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, daß der innige abstandsfreie Verband zwischen den Mantels 23, 24 auch bei Steckvorgängen des Verbindungsmittels 11 erhalten bleibt.
Durch den elektrisch leitfähigen Außenmantel 24 ist die Außenseite 26 des Innenmantels 23 als außenliegende Abschlußschicht des elektrischen Isolators des
Verbindungsmittels 11 elektrisch unmittelbar mit dem Massepotential des Zylinderkopfes 22 der Brennkraftmaschine 12 verbunden, so daß auf diesem elektrischen Pfad keine zwischenliegenden Isolierschichten wie Luftspalte auftreten.
Damit können sich an dem Verbindungsmittel 11 beim Betrieb der Zündanlage keine elektrischen Teilentladungen mehr ausbilden, so daß die Schutzkappe 19 vor Versprödung aufgrund elektrischer Einflüsse geschützt ist und das Verbindungsmittel 11 in dieser Hinsicht auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen funktionsstabil bleibt.

Claims

Ansprüche
1. Verbindungsmittel für Zündanlagen von Brennkaftmaschinen, mit einem ersten Anschluß (13) für eine Zündspule (14) und einem zweiten Anschluß (16) für eine Zündkerze (17), mit einem, die Anschlüsse (13, 16) elektrisch verbindenden Leiter (18) und mit einer diese Teile zumindest partiell ummantelnden Schutzkappe (19) , dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe (19) wenigstens zweischichtig aufgebaut ist und einen den Teilen zugewandten Innenmantel (23) aus elektrischem Isolierstoff und einen auf dem Innenmantel (23) direktanliegenden Außenmantel (24) aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, der elektrisch mit Massepotential in Verbindung steht.
2. Verbindungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (24) flexibel auf dem aus einem Elastomer bestehenden Innenmantel (23) aufgebracht ist.
3. Verbindungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (24) auf dem Innenmantel (23) als eine Spritzschicht aufgebracht ist.
4. Verbindungsmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (24) ein Elastomer ist.
5. Verbindungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (24) ein Schirmgeflecht aus Metall ist.
6. Verbindungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (24) ein Schrumpfschlauch ist.
7. Verbindungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung des Außenmantels (24) zum Massepotential über eine an dem Außenmantel (24) verkörperte Schachtabdichtung (29) erfolgt.
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