DE102006045356A1

DE102006045356A1 - Zündspule, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102006045356A1
Application number: DE102006045356A
Authority: DE
Inventors: Alwin Stegmaier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-04-03
Also published as: CN101517662A; WO2008037591A1; US20100147275A1; CN101517662B

Abstract

Eine Zündspule (10; 40), insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, weist einen inneren Magnetkern (18; 18a; 43) auf, der konzentrisch von einer Primärspule (23; 23a) und einer Sekundärspule (24; 24a) umgeben ist. Der innere Magnetkern (18; 18a; 43) wirkt mit einem äußeren, C-förmig ausgebildeten Magnetkern (25; 44) zusammen. Zur Minimierung der Baugröße der Zündspule (10; 40) wird insbesondere vorgeschlagen, die Höhe des äußeren Magnetkerns (25; 44) an die Höhe der Sekundärspule (24; 24a) anzupassen. Ferner wird vorgeschlagen, den äußeren Magnetkern (25; 44) aus mehreren Blechelementen (55, 56) auszubilden, die durch einen Stanz-/Biegeprozeß herstellbar sind. Dadurch lässt sich eine besonders kostengünstige Herstellung erzielen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Zündspule, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Zündspule ist aus der DE 10 2004 038 799 A1 bekannt. Bei der bekannten Zündspule wird durch die C-förmige Ausbildung des äußeren Magnetkerns der Zündspule innerhalb des Gehäuses auf der dem äußeren Magnetkern abgewandten Seite Einbauraum für ein Schaltmodul geschaffen. Ferner benötigt bei der bekannten Zündspule der Spulenkörper durch seine Bauform auf der dem äußeren Magnetkern gegenüberliegenden Seite ebenfalls einen vergrößerten Einbauraum. Der äußere Magnetkern weist eine rechteckige Querschnittsfläche auf, dessen Höhe in etwa der Höhe des inneren, eine quadratische Querschnittsfläche aufweisenden Magnetkerns entspricht. Dadurch, dass die Querschnittsfläche des äußeren Magnetkerns gegenüber der des inneren Magnetkerns deutlich reduziert ist, sind die magnetischen Eigenschaften der bekannten Zündspule gegenüber einer Anordnung mit einem geschlossen O-förmigen äußeren Magnetkern mit entsprechend doppelt so großer Querschnittsfläche nicht optimal. Ferner wird durch die relativ geringe Bauhöhe des äußeren Magnetkerns für die Befüllung des Gehäuses relativ viel Isolierharz benötigt, wodurch sich zusätzlich eine relativ große Baugröße des Zündspulengehäuses beziehungsweise der Zündspule ergibt.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zündspule, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass sich bei gegenüber einem O-förmigen äußeren Magnetkern ein reduzierter Bauraum der Zündspule bei gleichzeitig guten magnetischen Eigenschaften verwirklichen lässt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zündspule, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine Minimierung beziehungsweise Optimierung des Bauraums der Zündspule lässt sich erzielen, wenn die Höhe beziehungsweise Erstreckung des äußeren Magnetkerns der Höhe beziehungsweise Erstreckung des äußeren Spulenkörpers entspricht. Somit wird die gesamte durch die Größe des äußeren der beiden Spulenkörper verursachte Bauhöhe der Zündspule im Zündspulengehäuse ausgenutzt, wodurch bei gegebener Querschnittsfläche des äußeren Magnetkerns die Dicke des äußeren Magnetkerns reduziert werden kann.
Eine besonders wirtschaftliche Herstellung des äußeren Magnetkerns lässt sich erzielen, wenn dieser aus mehreren hintereinander beziehungsweise übereinander geschichteten Blechelementen besteht, wobei die Schenkel des äußeren Magnetkerns durch einen Umbiegeprozeß von dessen mittlerem Bereich aus gebildet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist es vorgesehen, zur Reduzierung der Bauhöhe der Zündspule die eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisenden Spulenkörper quer zur Längserstreckung der Zündspule im Gehäuse anzuordnen.
Um den Montageprozeß des äußeren Magnetkerns zu vereinfachen ist es weiterhin vorteilhaft, einen der beiden Schenkel des äußeren Magnetkerns mit einer Aussparung, insbesondere mit einer Ausklinkung auszubilden. Dadurch kann der innere Magnetkern sehr einfach mit dem äußeren Magnetkern formschlüssig verbunden werden, ohne dass besondere Erfordernisse an die Bauteiltoleranz des inneren Magnetkerns gestellt werden.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Zündspule,
2 eine Draufsicht auf die Zündspule gemäß 1,
3 einen Längsschnitt einer gegenüber der 1 modifizierten erfindungsgemäßen Zündspule,
4 eine modifizierte Magnetkernanordnung in vereinfachter Draufsicht und
5 einen Schnitt in der Ebene V-V der 4.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in den 1 und 2 stark vereinfacht und hinsichtlich ihrer Bauteile nicht vollständig dargestellte Zündspule 10 dient der Direktkontaktierung einer nicht dargestellten Zündkerze einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug. Die Zündspule 10 weist ein topf- beziehungsweise becherförmiges Gehäuse 11 auf. Das aus Kunststoff bestehende Gehäuse 11 hat in seinem unteren Bereich einen im Durchmesser reduzierten Abschnitt 12 mit einem lediglich angedeutet dargestellten Hochspannungsanschluss 13, welcher mit der Zündkerze kontaktierbar ist. Seitlich in seinem oberen Bereich weist das Gehäuse 11 einen einstückig am Gehäuse 11 angeformten Stecker 15 mit mehreren Steckerfahnen 16 auf.
Im Innenraum 17 des Gehäuses 11 ist ein stabförmiger, im Querschnitt rechteckiger innerer Magnetkern 18 angeordnet. Dabei verläuft die längere Seite 19 des inneren Magnetkerns 18 parallel zur Längsachse 20 der Zündspule 10. Der innere Magnetkern 18 ist konzentrisch von einer Primärspule 23 und einer Sekundärspule 24 umgeben. Die Primärspule 23 und die Sekundärspule 24 weisen jeweils eine längliche Form auf, die sich in Richtung der Längsachse 20 erstreckt. Die Primärspule 23 umfasst in üblicher Weise einen Primärspulenkörper sowie einen Primärdraht, und die Sekundärspule 24 einen Sekundärspulenkörper und einen Sekundärdraht. Die Primärspule 23 beziehungsweise deren Primärdraht ist über die Steckerfahnen 16 in üblicher Weise mit der Bordspannung des Kraftfahrzeugs elektrisch kontaktiert, während die Sekundärspule 24 beziehungsweise deren Sekundärdraht mit dem Hochspannungsanschluss 13 in Verbindung steht.
Die beiden stirnseitigen Endabschnitte des inneren Magnetkerns 18 ragen etwas über die Stirnflächen der Primärspule 23 beziehungsweise der Sekundärspule 24 hinaus (2).
Zur Bildung eines geschlossenen Magnetkreises wirkt der innere Magnetkern 18 mit einem äußeren, im Wesentlichen C-förmig ausgebildeten Magnetkern 25 zusammen. Der äußere Magnetkern 25 weist einen der Länge des inneren Magnetkerns 18 angepassten mittleren Basisabschnitt 26 auf, von dem zwei Schenkel 27, 28 rechtwinklig ausgehen. Der Endbereich des einen Schenkels 27 schließt direkt an die eine Stirnseite des inneren Magnetkerns 18 an. Der Endbereich des anderen Schenkels 28 ist über einen Luftspalt 31 zur Stirnseite 32 des inneren Magnetkerns 18 beabstandet (2).
Die Dimensionierung des äußeren Magnetkerns 25 ist derart, dass dessen Querschnittsfläche 34 zumindest in etwa annähernd der Querschnittsfläche 35 des inneren Magnetkerns 18 entspricht. Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist ferner die Höhe des Basisabschnitts 26 sowie die Höhe der Schenkel 27 und 28 derart bemessen, dass die Oberseite 36 beziehungsweise die Unterseite 37 des äußeren Magnetkerns 25 mit der (äußeren) Sekundärspule 24 abschließt. Die Dicke des Basisabschnitts 26 beziehungsweise der Schenkel 27 und 28 ergibt sich bei der vorgegebenen Höhe des äußeren Magnetkerns 25 beziehungsweise der Erstreckung der Sekundärspule 24 dadurch, dass die Querschnittsflächen 34 und 35 annähernd gleich sein sollen.
Wie aus einer Zusammenschau der 1 und 2, und insbesondere aus der 2 ersichtlich ist, ist die Kontur 38 des Gehäuses 11 der Form der im Innenraum 17 des Gehäuses 11 angeordneten Bauteile angepasst. Insbesondere ist die Kontur 38 der Form und Größe der an das Gehäuse 11 unmittelbar angrenzenden Bauteile, das heißt dem äußeren Magnetkern 25 und der Sekundärspule 24 angepasst. Dadurch ergeben sich relativ geringe Abstände bzw. Spalte und Volumina im Innenraum 17 zwischen dem Gehäuse 11 und den zu diesem angrenzenden Bauteilen.
Nach der Montage der Bauteile im Innenraum 17 wird dieser mit einem Isolierharz 39 befüllt. Durch die angesprochene Anpassung der Kontur 38 des Gehäuses 11 an die Form der Bauteile sowie der Höhe des äußeren Magnetkerns 25, die der Höhe der (äußeren) Sekundärspule 24 entspricht, lässt sich somit die benötigte Menge an Isolierharz 39 minimieren beziehungsweise die Baugröße der Zündspule 10 optimieren.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 lässt sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 eine Minimierung der Bauhöhe der Zündspule 40 erreichen. Dies erfolgt dadurch, dass der einen rechteckigen Querschnitt aufweisende innere Magnetkern 18a, die Primärspule 23a sowie die Sekundärspule 24a in Bezug auf deren jeweils längliche Erstreckung quer zur Längsachse 41 der Zündspule 40 angeordnet sind.
In den 4 und 5 ist ein gegenüber den 1 bis 3 modifizierter Magnetkreis dargestellt. Dieser beinhaltet neben dem inneren Magnetkern 43 wiederum einen C-förmigen äußeren Magnetkern 44. Im Gegensatz zu den beiden ersten Ausführungsbeispielen ist jedoch zwischen dem einen Endbereich 46 des inneren Magnetkerns 43 und dem dem Endbereich 46 gegenüber angeordneten Schenkel 47 des äußeren Magnetkerns 44 ein Dauermagnetelement 48 angeordnet, welches in direktem Kontakt mit dem inneren Magnetkern 43 und dem äußeren Magnetkern 44 steht. Um eine von der Toleranz des inneren Magnetkerns 43 und äußeren Magnetkerns 44 weitgehend unabhängige Montage zu ermöglichen, ist der andere Schenkel 49 mit einer Aussparung, insbesondere einer Ausklinkung 50 ausgebildet. Wie am besten anhand der 5 erkennbar ist, liegt der zweite Endbereich 52 des inneren Magnetkerns 43 auf einer Seite 53 der Ausklinkung 50 auf und gleichzeitig an einer Seitenfläche 54 des äußeren Magnetkerns 44 an. Ferner ragt der Endbereich 52 etwas über die Außenseite des Schenkels 49 hinaus. Wesentlich für die Größe und Anordnung der Aussparung bzw. der Ausklinkung 50 ist, dass die An- bzw. Auflagefläche des inneren Magnetkerns 43 am äußeren Magnetkern 44 mindestens der Querschnittsfläche des inneren Magnetkerns 43 entspricht. Dadurch ist sichergestellt, dass der Magnetfluss sowohl über den inneren Magnetkern 43 als auch den äußeren Magnetkern 44 stets über die gleiche Querschnittsfläche verläuft, es keine Querschnittsverengungen für die Magnetflusslinien gibt, und somit optimiert wird.
Ferner ist an der 4 erkennbar, dass der äußere Magnetkern 44 aus im Ausführungsbeispiel zwei, eng an eng hintereinander liegenden Blechelementen 55, 56 besteht. Jedes der Blechelemente 55, 56 ist jeweils durch einen Stanzvorgang aus einer Blechplatte hergestellt, wobei die Form der Ausklinkung 50 gleich mitberücksichtigt wurde. Von dem so gebildeten ebenen Blechstanzteil werden die beiden Schenkel 58, 59 durch einen Biegeschritt vom Basisabschnitt 57 abgewinkelt. Eine derartige Fertigung des äußeren Magnetkerns 44 lässt sich wirtschaftlich besonders günstig bewerkstelligen, je geringer die Anzahl der Blechelemente 55, 56 ist. Dadurch, dass die gesamte Höhe der Sekundärspule 24 für den Querschnitt des äußeren Magnetkerns 44 ausgenutzt wird, ergibt sich jedoch erst eine derartige relativ kostengünstige Herstellbarkeit, da die Dicke der Blechelemente 54, 55 (wichtig für die Frage der Umformbarkeit) sowie deren Anzahl (wichtig für die Anzahl an Arbeitsschritten) durch die besondere geometrische Ausbildung minimiert werden kann.
Die in den 4 und 5 dargestellte Ausbildung des äußeren Magnetkerns 44 lässt sich selbstverständlich auch auf die beiden Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 3 übertragen. Zusätzlich wird erwähnt, dass die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Beispiele davon ausgehen, dass die Höhe des äußeren Magnetkerns jeweils der Bauhöhe bzw. Erstreckung der (äußeren) Sekundärspule angepasst ist. Eine Reduktion der Baugröße bei einer Zündspule lässt sich aber bereits erzielen, sobald die Bauhöhe des äußeren Magnetkerns in Bezug auf die Längsachse der Zündspule größer ist als die des inneren Magnetkerns.

Claims

Zündspule (10; 40), insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem vorzugsweise stabförmigen inneren Magnetkern (18; 18a; 43), der konzentrisch von einer Primärspule (23; 23a) und einer Sekundärspule (24; 24a) umgeben ist, mit einem äußeren, C-förmig ausgebildeten Magnetkern (25; 44), dessen Endbereiche seiner von einem Basisabschnitt (26; 57) abstehenden Schenkel (27, 28; 58, 59) in magnetischer Wirkverbindung mit den Enden des inneren Magnetkerns (18; 18a; 43) angeordnet sind, sowie mit einem Gehäuse (11) zur Aufnahme der Bauteile, das mit einer Isolationsmasse (39) befüllt ist, die die Zwischenräume zwischen den Bauteilen ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (34) des äußeren Magnetkerns (25; 44) zumindest annähernd der Querschnittsfläche (35) des inneren Magnetkerns (18; 18a; 43) entspricht und dass die Erstreckung des äußeren Magnetkerns (25; 44) in Bezug auf die Längsachse (20; 41) der Zündspule (10; 40) größer ist als die Erstreckung des inneren Magnetkerns (18; 18a; 43).
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung des äußeren Magnetkerns (25; 44) in Bezug auf die Längsachse (20; 41) der Zündspule (10; 40) der Höhe der äußeren der beiden Spulen der Primärspule (23; 23a) beziehungsweise der Sekundärspule (24; 24a) entspricht.
Zündspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Magnetkern (44) aus mehreren Blechelementen (55, 56) besteht, deren Länge der Länge der Schenkel (58, 59) und des Basisabschnitts (57) des äußeren Magnetkerns (44) angepasst ist und dass die Schenkel (58, 59) von dem Basisabschnitt (57) durch einen Umbiegeprozeß gebildet sind.
Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (23a) und die Sekundärspule (24a) jeweils eine längliche Form aufweisen und dass die Längserstreckung der Primärspule (23a) und der Sekundärspule (24a) quer zur Längsachse (41) der Zündspule (40) verläuft.
Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Schenkel (59) des äußeren Magnetkerns (44) eine Aufnahme für einen Endbereich (52) des inneren Magnetkerns (43) aufweist.
Zündspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme als Ausklinkung (50) ausgebildet ist.
Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite des inneren Magnetkerns (43) ein Dauermagnetelement (48) angeordnet ist, das an der Innenseite eines der Schenkel (58) des äußeren Magnetkerns (44) anschließt.
Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (38) des Gehäuses (11) der Größe und Form der unmittelbar zum Gehäuse (11) im Innenraum (17) beabstandeten Bauteile angepasst ist.