DE102005050270A1

DE102005050270A1 - Verfahren zum Herstellen einer Zündspule und Zündspule hierzu

Info

Publication number: DE102005050270A1
Application number: DE102005050270A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Seidl; Lothar Detels; Klaus Lerchenmueller; Konstantin Lindenthal; Nikolaus Hautmann; Markus Knepper; Karl-Heinz Mader; Florian Herzog
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-04-26
Also published as: JP2007116168A; US20070101976A1

Abstract

Eine Zündspule (10) hat ein Zündspulengehäuse (24; 54; 64; 74; 84) mit darin angeordnetem Kern (14) und Spulenkörpern (17, 21). Zum Ausfüllen der Zwischenräume zwischen den Bauteilen im Zündspulengehäuse (24; 54; 64; 74; 84) mit einem der Isolation dienenden Gießharz (46) wird vorgeschlagen, dieses entweder mittels einer Hohlnadel (51) oder eines Steigers (75) unmittelbar in den Bodenbereich (47; 57; 67; 83) des Zündspulengehäuses (24; 54; 64; 74; 84) einzubringen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine homogene Stoffverteilung des Gießharzes (46) und vermeidet Einschlüsse von Fremdpartikeln oder Gasen im Zündspulengehäuse (24; 54; 64; 74; 84).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Zündspule, insbesondere einer Stabzündspule, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der EP 862 807 B1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren weist eine als Stabzündspule ausgebildete Zündspule einen in der Längsachse ihres Kerns oder parallel dazu verlaufenden Kanal auf, welcher bis unterhalb der Sekundär- und Primärwicklung in den Bodenbereich des Zündspulengehäuses reicht. Mittels einer Vergießdüse wird das zunächst flüssige Isolierharz von oben, d. h. von der dem Bodenbereich gegenüber liegenden Seite des Zündspulengehäuses, in den Kanal eingebracht, von wo es aufgrund der Schwerkraft den Kanal hinabläuft und anschließend das Zündspulengehäuse vom Bodenbereich her in Form eines so genannten steigenden Vergusses ausfüllt.

Das bekannte Verfahren benötigt eine speziell ausgebildete Zündspule, welche einen den Bauraum der Zündspule vergrößernden Kanal für das Einbringen des Isolierharzes in den Bodenbereich aufweist. Weiterhin sind gegebenenfalls zusätzliche bauliche Maßnahmen wie Trennkammern o.ä. erforderlich, die ein Eindringen des Isolierharzes, beispielsweise in elektrische Anschlussbereiche der Zündspule im oberen Bereich des Zündspulengehäuses vermeiden. Insofern stellt auch das Ende des Vergießprozesses, bei dem die Vergießdüse aus dem Deckelbereich des Zündspulengehäuses entfernt wird, einen kritischen Prozess-Schritt dar, da ein Abtropfen des Vergießharzes von der Vergießdüse verhindert werden sollte.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Zündspule mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Zündspule keinen den Bauraum, insbesondere den Durchmesser vergrößernden Kanal o.ä. benötigt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie zur Durchführung des Verfahrens geeignete Zündspulen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Besonders vorteilhaft ist es, das Isolierharz mittels einer als Hohlnadel ausgebildeten Zuführeinrichtung in den Bodenbereich der Zündspule bzw. des Zündspulengehäuses einzubringen.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Zündspule, bei der das Zündspulengehäuse seitlich im Bodenbereich mittels einer Hohlnadel mit einem Isolierharz befüllt wird,
2 und 3 Längsschnitte im Bodenbereich eines gegenüber der 1 modifizierten Zündspulengehäuses bei einer koaxialen Befüllung des Zündspulengehäuses,
4 ein weiteres modifiziertes Zündspulengehäuse zum Befüllen mit einem Isolierharz über einen seitlich angeformten Steiger und
5 einen Längsschnitt durch ein Zündspulengehäuse bei einer Befüllung der Zündspule mittels einer Hohlnadel vom Kopfbereich der Zündspule her.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Eine Zündspule 10 für Zündanlagen, insbesondere eine Zündspule in einer Brennkraftmaschine, ist zur Direktkontaktierung mit einer Zündkerze 12 vorgesehen, die in üblicher und nicht dargestellter Weise in einen Schacht in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingesetzt ist.
Die in Form einer so genannten Stabzündspule 11 ausgebildete Zündspule 10 ist weitgehend rotationssymmetrisch und enthält in koaxialer Anordnung zu einer Längsachse 13 einen länglichen zylindrischen Kern 14 aus magnetischem Material. 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 radialem Abstand ist über einen ersten Spalt 19 zur Primärwicklung 18 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 außen liegend angeordnet sein.
Mit geringem radialen Abstand über einen zweiten Spalt 23 zur Sekundärwicklung 22 folgt ein Gehäuse 24 aus Kunststoff. Außerhalb des Gehäuses 24, alternativ innerhalb, ist mantelförmig ein rohrförmiges Rückschlusselement 26 als Blechteil zur Abschirmung des Magnetfeldes der Stabzündspule 11 nach außen angeordnet.
An der einen Seite des Gehäuses 24 schließt sich ein Hochspannungsanschluß 27 zur Durchführung der Zündenergie der Stabzündspule 11 zu der in unterbrochener Linie angedeuteten Zündkerze 12 an. An der anderen Seite des Gehäuses 24 befindet sich ein Anschlussabschnitt 29. Zwischen dem Gehäuse 24, dem Hochspannungsanschluss 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 12 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 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 der Zündkerze 12 und der Stabzündspule 11 abdichtet.
Der Anschlußabschnitt 29 umfasst einen mit Niederspannung kontaktierbaren Primäranschluß 42 und ist bis auf einen Bereich 43, in dem die mit der Primärwicklung 18 verbundenen Anschlußstecker 45 angeordnet sind, als stirnseitig im wesentlichen hülsenförmiges, einstückiges Bauteil ausgebildet.
Ergänzend wird erwähnt, dass die soweit beschriebene Gehäusekonstruktion der Zündspule 10 in vielfältiger Weise abgewandelt werden kann, und nicht nur auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt ist.
Bei der Montage der Stabzündspule 11 werden unter anderem der Kern 14 und die beiden die Primärwicklung 18 bzw. die Sekundärwicklung 22 tragenden Wickelkörper 17 und 21 in das Gehäuse 24 eingesetzt. Nach dem Einsetzen und ggf. weiteren Montageschritten wird der Innenraum 30 bis zu einem Pegel 44 mit einem Gießharz 46 ausgegossen. Das nach dem Erkalten feste Gießharz 46 füllt insbesondere die Spalte 19 und 23 sowie den ggf. vorhandenen Spalt zwischen dem Kern 14 und dem inneren Wickelkörper 17 aus. Das Ausfüllen mit dem Gießharz 46 dient dazu, beim Betrieb der Stabzündspule 11 Spannungsüberschläge zwischen den einzelnen Bauteilen zu vermeiden. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Gießharz 46 vorzugsweise im Bodenbereich 47 des Gehäuses 24, d.h. auf der dem Anschlußabschnitt 29 gegenüberliegenden Seite in das Gehäuse 24 einzubringen. Anschließend steigt das Gießharz 46 als so genannter steigender Verguß in Richtung des Anschlußabschnitts 29 im Gehäuse 24 nach oben, so daß zumindest die Wickelkörper 17 und 21 über ihre volle Länge vom Gießharz 46 umgeben sind.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 ist es vorgesehen, das Gießharz 46 mittels einer Zuführeinrichtung 50 von der Seite her, vorzugsweise unterhalb der beiden Wickelkörper 17, 21, in den Bodenbereich 47 des Gehäuses 24 einzuführen. Hierzu weist die Zuführeinrichtung 50 eine Hohlnadel 51 auf, die durch die Wand 52 des Gehäuses 24 in den Bodenbereich 47 einführbar ist. Um dies zu erreichen, besteht die Wand 52 des Gehäuses 24 zumindest im Bereich der Eintrittsstelle 53 der Hohlnadel 51 in das Gehäuse 24 aus einem Material, durch das die Hohlnadel 51 in das Gehäuse 24 eindringen kann, beispielsweise aus einem Elastomer. Vorzugsweise ist die Eintrittsstelle 53 so ausgebildet bzw, es weist die Hohlnadel 51 einen derartigen Durchmesser auf, dass nach dem Befüllen des Innenraums 30 und dem anschließenden Herausziehen der Hohlnadel 51 sich das Material der Wand 52 von selbst wieder schließt bzw. durch die Oberflächenspannung des Gießharzes 46 kein Gießharz 46 aus dem Gehäuse 24 austritt.
Das Befüllen des Innenraums 30 vom Bodenbereich 47 her in Richtung des Anschlußabschnitts 29 hat den Vorteil, dass eine homogenere Stoffverteilung erreicht wird und Einschlüsse von Fremdmedien bzw. Partikeln verhindert werden. Gase, die sich im Innern des Gehäuses 24 befinden, werden von der Gießharzfront vor sich her geschoben und so aus dem Gehäuse 24 ausgeleitet, wodurch eine bessere Entlüftung stattfindet. Das Befüllen erfolgt unter Überdruck, d.h., dass das Gießharz 46 mit Überdruck aus der Hohlnadel 51 austritt. Dabei ist im Sinne einer möglichst kurzen Befüllzeit ein möglichst hoher Druck anzustreben.
Bei dem in der 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist es aufgrund der Konstruktion des Gehäuses 24 mit der in der Längsachse 13 nahe des Bodenbereichs 47 angeordneten Elektrode 33 vorteilhaft bzw. erforderlich, das Befüllen des Innenraums 30 von der Seite her auszuführen.
In den 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen es die Konstruktion des Gehäuses 54 bzw. 64 erlaubt, dieses koaxial zur Längsachse 13 bzw. parallel hierzu vom Bodenbereich 57 bzw. 67 her zu befüllen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 besteht die Wand 55 des Gehäuses 54 im Bereich zumindest der Eintrittstelle 56 der Hohlnadel 51 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel aus einem Material, das ein Eindringen der Hohlnadel 51 ermöglicht bzw. nach dem Befüllen ein Austreten von Gießharz verhindert. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 ist demgegenüber im Bodenbereich 67 eine Membran 68 oder ein Überdruckventil angeordnet, wie es insbesondere aus dem Lebensmittelbereich, bsw. bei Honigbehältnissen, bekannt ist. Eine derartige Membran 68 bzw. Überdruckventil hat die Eigenschaft, sich bei einem bestimmten Überdruck zu öffnen und so einen Durchlass für ein Medium, hier das Gießharz, zu schaffen. Sobald der Überdruck jedoch einen konstruktiv bedingten Wert unterschritten hat, verschließt die Membran 68 bzw. das Überdruckventil die Öffnung wieder, so dass kein Medium aus dem Gehäuse 64 austreten kann. Bei der Ausführung gemäß der 3 ist hierzu die Hohlnadel 51 innerhalb eines glockenartigen Befüllstutzens 70 angeordnet, dessen eine stirnseitige Umrandung 71 mit der Unterseite des Gehäuses 64 in Kontakt bringbar ist, derart, dass die Membran 68 bzw. das Überdruckventil sich innerhalb der Umrandung 71 befindet. Zum Befüllen des Gehäuses 64 genügt es, die Hohlnadel 51 lediglich bis an die Membran 68 bzw. das Überdruckventil heranzufahren, das heißt anzudocken. Ein Eindringen der Hohlnadel 51 in die Membran 68 bzw. das Überdruckventil ist nicht erforderlich, so dass diese Lösung hinsichtlich der Standzeit der Hohlnadel 51 und der nicht vorhandenen Beschädigungsgefahr von innerhalb des Gehäuses 64 befindlichen Bauteilen Vorteile verspricht.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der 4 entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auch hier ein Befüllen des Gehäuses 74 von der Seite her erfolgt. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel wird zum Befüllen bzw. Einbringen des Gießharzes in den Bodenbereich 47 jedoch keine Hohlnadel 51, sondern ein so genannter Steiger 75 verwendet. Der Steiger 75 ist einstückig am Gehäuse 74 angeformt, und über ein im Gehäuse 74 vorhandenes Loch 76 mit dem Innenraum 30 des Gehäuses 74 verbunden. Über den Steiger 75 wird das Gießharz, bsw. mittels einer Vergießdüse 78, mit Überdruck in den Innenraum 30 eingebracht. Nach dem Befüllen und Aushärten des Gießharzes wird der Steiger 75 an seiner Verbindungsstelle zum Gehäuse 74 abgetrennt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 5 wird das Gießharz ebenfalls mittels einer Hohlnadel 51 in den Bodenbereich 83 des Gehäuses 84 eingebracht. Hierzu wird die Hohlnadel 51 in einen der bis zum Bodenbereich 83 reichenden Spalte, entweder den Spalt zwischen dem Kern 14 und dem inneren Wickelkörper 17, oder den Spalt 19 zwischen den beiden Wickelkörpern 17, 21, oder den Spalt 23 zwischen dem äußeren Wickelkörper 21 und dem Gehäuse 84 eingebracht. Welcher der Spalte zweckmäßig ist, ist unter Berücksichtigung der Größe der Spalte und einer möglichen Beschädigungsgefahr der Bauteile beim Eindringen der Hohlnadel 51 in das Gehäuse 84 abzuwägen. Ggf. muß auch der (Außen-) Durchmesser der Hohlnadel 51 im Vergleich zu den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen reduziert werden. Vorteilhaft bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel ist, dass das Gehäuse 84, mit Ausnahme der Zugänglichkeit der Hohlnadel 51 von der Seite des Anschlußabschnitts 29 her, nicht besonders ausgebildet sein muß bzw. keine zusätzlichen Bauteile benötigt.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Zündspule (10), insbesondere einer Stabzündspule (11), bei der während der Montage in einem Zündspulengehäuse (24; 54; 64; 74; 84) ein magnetisch wirksamer Kern (14), ein Primärspulenkörper (17) mit einer Primärwicklung (18) sowie ein Sekundärspulenkörper (21) mit einer Sekundärwicklung (22) angeordnet werden, wobei anschließend die Zwischenräume zwischen dem Kern (14), dem Primärspulenkörper (17) und dem Sekundärspulenkörper (21) im Zündspulengehäuse (24; 54; 64; 74; 84) mit einer Isolationsmasse (46) ausgegossen werden, und wobei das Einbringen der zunächst flüssigen Isolationsmasse (46) in das Zündspulengehäuse (24; 54; 64; 74; 84) zumindest teilweise entgegen der Schwerkraft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Isolationsmasse (46) unmittelbar in den Bodenbereich (47; 57; 67; 83) des Zündspulengehäuses (24; 54; 64; 74; 84) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Isolationsmasse (46) in den Bodenbereich (47; 57; 67; 83) mittels einer als Hohlnadel (51) ausgebildeten Zuführeinrichtung (50) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Isolationsmasse (46) in den Bodenbereich (47) mittels eines am Zündspulengehäuse (74) angeformten Steigers (75) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Isolationsmasse (46) in Bezug auf die Längsachse (13) des Zündspulengehäuses (24; 74) von der Seite her erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Isolationsmasse (46) in Bezug auf die Längsachse (13) des Zündspulengehäuses (54; 64; 84) parallel zur Längsachse (13) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlnadel (51) koaxial zur Längsachse (13) in einen Zwischenraum zwischen dem Kern (14) und dem dem Kern (14) benachbarten Spulenkörper (17), oder zwischen den beiden Spulenkörper (17, 21), oder zwischen einem Spulenkörper (21) und dem diesem benachbarten Zündspulengehäuse (84) eingeführt wird.
Zündspule (10), insbesondere Stabzündspule (11), zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Zündspulengehäuse (24; 54; 64; 74; 84), in dem ein magnetisch wirksamer Kern (14), ein Primärspulenkörper (17) mit einer Primärwicklung (18) und ein Sekundärspulenkörper (21) mit einer Sekundärwicklung (22) angeordnet sind, sowie mit einer Isolationsmasse (46) zum Ausfüllen der Zwischenräume im Zündspulengehäuse (24; 54; 64; 74; 84), dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (55) des Zündspulengehäuses (24; 54; 64; 74), einen Durchlass (76) für eine Zuführeinrichtung (50; 75) für die Isolationsmasse (46) aufweist.
Zündspule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass als selbstverschließender Durchlass in Form einer Membran (68), eines Rückschlagventils oder mittels eines selbstverschließenden Materials, z. B. eines Elastomers, ausgebildet ist.
Zündspule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass als Loch (76) ausgebildet ist und dass das Loch (76) mit einem einstückig am Zündspulengehäuse (74) angeformten Steiger (75) zusammenwirkt.
Zündspule nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (76) im Bodenbereich (47; 57; 67) des Zündspulengehäuses (24; 54; 64; 74) angeordnet ist.