DE102006048901A1

DE102006048901A1 - Zündspule, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102006048901A1
Application number: DE200610048901
Authority: DE
Inventors: Konstantin Lindenthal; Axel Keib
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-07-17
Also published as: WO2008046711A1

Abstract

Es wird eine Zündspule (10), insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem magnetisch wirksamen Kern (12) beschrieben. Der Kern (12) ist von einer einen hülsenförmigen Sekundärspulenkörper (23) aufweisenden Senkundärspule (22) und einer einen hülsenförmigen Primärspulenkörper (25) aufweisenden Primärspule (24) umgeben. Ein Gehäuse (30) dient zur Aufnahme zumindest der Sekundärspule (22) und ggf. der Primärspule (24), wobei der Innenraum des Gehäuses (30) mit einem Isolierharz (35) befüllt ist, das die Sekundärspule (22) und ggf. die Primärspule (24) umgibt. Der Sekundärspulenkörper (23) bzw. der Primärspulenkörper (25) weist in seinem jeweiligen Wickelbereich (39) wenigstens eine Öffnung (40; 42) auf, die den Durchtritt von Isolierharz (35) zwischen der Wicklung (26) und der Innenseite des Sekundärspulenkörpers (23) bzw. des Primärspulenkörpers (25) ermöglicht. Die erfindungsgemäße Zündspule (10) ermöglicht einen besonders sicheren Vergieß- und Wickelprozess der Sekundärspule (22) bzw. der Primärspule (24).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Zündspule, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Zündspule ist aus der EP 0 738 831 B1 bekannt. Die bekannte Zündspule ist als so genannte Stabzündspule ausgebildet und weist einen magnetisch wirksamen, stabförmigen Magnetkern auf, der von einem Primärspulenkörper und einem Sekundärspulenkörper umgeben ist. Auf dem Primärspulenkörper bzw. dem Sekundärspulenkörper ist jeweils eine Vielzahl von Drahtwicklungen aufgespult. Die so ausgebildete Primärspule und Sekundärspule ist zusammen mit dem Magnetkern in einem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse angeordnet. Der Innenraum des Gehäuses ist mit einem Isolierharz befüllt, das insbesondere auch die Zwischenräume zwischen der Primärspule und der Sekundärspule ausfüllt und diese elektrisch gegeneinander zusätzlich isoliert. Das Isolierharz dringt dabei zumindest teilweise zwischen die einzelnen Windungen der Primär- und Sekundärspule ein.
Beim Vergießen einer derartigen Zündspule mit dem Isolierharz wird üblicherweise ein Unterdruck an das Gehäuse angelegt, um den Austritt von durch das Isolierharz verdrängter Luft oder Gas aus dem Zündspuleninneren zu ermöglichen bzw. zu beschleunigen. Trotzdem kann es recht lange dauern, bis die im Gehäuseinneren vorhandenen Luft- oder Gaseinschüsse vollständig in gewünschter Weise austreten können. Ferner ist der Imprägnierprozess dadurch, dass das Isolierharz vom Außenumfang gesehen sich zunächst durch die Primärwicklung bzw. die Sekundärwicklung arbeiten muss, bevor es an den Primärspulenkörper bzw. dem Sekundärspulenkörper gelangt, kritisch.
Bei der erwähnten Zündspule ist ferner der Sekundärspulenkörper mit umlaufenden Rippen versehen, die voneinander getrennte Kammern für die Sekundärwicklung ausbilden. Dies ist oftmals erforderlich um zu vermeiden, dass beim schnellen Bewickeln eines Spulenkörpers der Sekundärdraht am Sekundärspulenkörper abrutscht und es so zu Schlaufenbildungen oder Drahtkreuzungen am Kammergrund kommen kann.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zündspule, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass der Imprägnierprozess beim Ausfüllen des Gehäuses der Zündspule mit einem Isolierharz sowie der Wickelprozess beim Bewickeln des Sekundärspulenkörpers bzw. des Primärspulenkörpers mit seinem jeweiligen Draht sicherer gestaltet werden können. Erfindungsgemäß wird dies durch wenigstens eine im Wicklungsbereich des Primärspulenkörpers bzw. des Sekundärspulenkörpers ausgebildete Öffnung erreicht. Durch diese wenigstens eine Öffnung kann beim Vergießprozess im Wickelbereich vorhandenes Gas leichter aus dem Bereich der Primär- bzw. der Sekundärwicklung evakuiert werden. Ferner gelangt beim Vergießprozess die Vergussmasse bzw. das Isolierharz schneller und leichter in den Bereich zwischen den Sekundärspulenkörper und der Sekundärwicklung, so dass in der Vergussmasse befindliche Füllstoffe nicht durch die feine Sekundärwicklung herausgefiltert werden. Hierdurch bleibt die Vergussmasse bzw. das Isolierharz weitestgehend homogen. Durch die Verzahnung des erhärteten Isolierharzes um die Öffnungen im Primärspulenkörper bzw. Sekundärspulenkörper herum wird die Materialfestigkeit in diesem Bereich erhöht und somit die Gefahr der Ablösung des Isolierharzes von der Primärspule bzw. der Sekundärspule verringert. Gleichzeitig wird der Anteil von thermoplastischem Material, aus dem der Spulenkörper besteht, in diesem kritischen Bereich durch die Öffnungen verringert und durch das Isolierharz ersetzt. Dies hat eine Verringerung der thermomechanischen Spannungen in diesem Bereich zu Folge. Ferner wird insbesondere die Sekundärwicklung sicherer bzw. besser imprägniert, da das Isolierharz von allen Seiten auf die Sekundärwicklung einwirken kann. Weiterhin wird das Bewickeln der Spule mit dem Wickeldraht erleichtert bzw. sicherer gemacht, da der Wickeldraht an den Kanten/Vertiefungen der Öffnungen gehalten wird und nicht mehr axial verrutschen kann. Dadurch werden Schlaufenbildung und Drahtüberkreuzungen am Grund des Primärspulenkörpers bzw. des Sekundärspulenkörpers verhindert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zündspule, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges sind in den Unteransprüchen angegeben. Vorteilhaft ist es, die Öffnungen entweder als eine Vielzahl von Durchgangslöchern im Primärspulenkörper bzw. Sekundärspulenkörper auszubilden. Dadurch wird die Festigkeit des Spulenkörpers nur relativ gering beeinflusst bzw. herabgesetzt.
Eine Ausbildung der Öffnungen als Schlitze hat den Vorteil, dass nahezu jede Wicklung über den Bereich des Schlitzes läuft und somit, wie oben beschrieben, insbesondere auch der Wickelprozess verbessert wird.
Wenn die Öffnungen bereits bei der Fertigung der Spulenkörper dadurch berücksichtigt werden, dass die Spulenkörper im Spritzgussverfahren hergestellt werden und aus Kunststoff bestehen, entstehen nur einmalige zusätzliche Kosten durch die Gestaltung der Öffnungen im Spritzgusswerkzeug.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine erfindungsgemäße Zündspule in einem vereinfachten Längsschnitt und
2 und 3 Sekundärspulenkörper mit verschiedenen Durchgangsöffnungen, wie sie bei der Zündspule gemäß der 1 verwendet werden, ebenfalls im Längsschnitt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in der 1 dargestellte Zündspule 10 ist als so genannte Stabzündspule ausgebildet und dient der Direktkontaktierung einer nicht dargestellten Zündkerze einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug. Die Zündspule 10 weist einen magnetisch wirksamen, stabförmigen Kern 12 auf, der aus einer Vielzahl von rechteckigen, jedoch unterschiedliche Breite aufweisenden, aus ferromagnetischem Material bestehenden Blechstreifen 13 zusammengesetzt ist, um ein im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsfläche des Kerns 12 zu erzielen. Der Kern 12 ist Bestandteil einer so genannten Kernbaugruppe 15, die außerdem noch zumindest ein an einer Stirnseite des Kerns 12 angeordnetes Dämpfungselement 16, sowie einen an der anderen Stirnseite des Kerns 12 angeordneten Permanentmagneten 17 oder aber eine so genannte Kernabdeckscheibe umfasst.
Konzentrisch um die Kernbaugruppe 15 sind eine Sekundärspule 22 mit einem im Wesentlichen hülsenförmigen Sekundärspulenkörper 23 sowie eine Primarspule 24 mit einem im Wesentlichen hülsenförmigen Primärspulenkörper 25 angeordnet. Die Hochspannung tragende Sekundärwicklung 26 der Sekundärspule 22 ist mit einem hülsenförmigen Kontaktierelement 27 gekoppelt, welches zur Aufnahme des Kopfes der Zündkerze dient. Das Kontaktierelement 27 und die Primärspule 24 sind innerhalb eines Zündspulengehäuses 30 angeordnet, welches die äußere Form der Zündspule 10 bestimmt. Zusätzlich ist innerhalb des Zündspulengehäuses 30 noch ein längsgeschlitztes, hülsenförmiges Rückschlussblech 31 für den Magnetkreis der Zündspule 10 angeordnet.
Auf der dem Kontaktierelement 27 gegenüberliegenden Seite der Primärspule 24 ist innerhalb des Zündspulengehäuses 30 eine mit der Primärwicklung 28 gekoppelte elektrische Schaltung 32 angeordnet. Die elektrische Schaltung 32 ist über Anschlussstecker 33, 34 mit der Bordspannung des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Eine soweit beschriebene Zündspule 10 sowie deren Funktionsweise sind bereits allgemein bekannt und werden daher nicht näher erläutert.
Beim Zusammenbau der Zündspule 10 werden die genannten Bauteile der Zündspule 10 in das Zündspulengehäuse 30 eingesetzt und anschließend wird das Zündspulengehäuse 30 von der Seite der Anschlussstecker 33, 34 her mit einem als Vergussmasse dienenden, zunächst flüssigem Isolierharz 35 befüllt, welches die Zwischenräume zwischen den einzelnen Bauteilen der Zündspule 10 ausfüllt und so für eine Isolation zwischen den Spannung tragenden Bauteilen sorgt. Das Isolierharz besteht üblicherweise aus Epoxydharz und einem oder mehreren Füllstoffen. Um den Vergießprozess zu unterstützen und den Austritt von im Zündspulengehäuse 30 eingeschlossener Luft oder Gas zu unterstützen, erfolgt das Vergießen unter Vakuum.
Das Isolierharz 35 dringt sowohl in den ringförmigen Raum 37 zwischen dem Kern 12 und dem Sekundärspulenkörper 23, als auch in den ringförmigen Raum 38 zwischen dem Sekundärspulenkörper 23 und dem Primärspulenkörper 25 ein. Um zu ermöglichen, dass einerseits das Isolierharz 35 möglichst schnell und vollständig die einzelnen Wicklungen der Sekundärwicklung 26 bzw. der Primärwicklung 28 umschließen kann und von der Wicklungsseite her gesehen bis zum Grund des Sekundärspulenkörpers 23 bzw. Primärspulenkörpers 25 vordringen kann, und andererseits den Austritt von Luft- bzw. Gasblässchen zu erleichtern, sind der Sekundärspulenkörper 23 bzw. der Primärspulenkörper 25 besonders ausgebildet.
Wie man an der 2 erkennt, weist am Beispiel des Sekundärspulenkörpers 23 dieser einen mittleren, vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Wickelbereich 39 auf, auf den die Sekundärwicklung 26 aufgewickelt wird. Zumindest über Teilbereiche des Wickelbereichs 39 weist die Mantelfläche des Sekundärspulenkörpers 23 Durchbrüche in Form von im Ausführungsbeispiel kreisförmigen Löchern 40 auf. Die Löcher 40 sind über den Wickelbereich 39 gleichmäßig verteilt, so dass sich eine Vielzahl von über- und nebeneinander angeordneter Löcher 40 ergeben. In Abänderung dieses Beispiels (nicht dargestellt) ist es selbstverständlich auch denkbar, die Löcher 40 in anderer Form, beispielsweise oval auszubilden, sowie andersartig über den Wickelbereich 39 anzuordnen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 sind die Durchbrüche im Wickelbereich 39 in Form einer Vielzahl von Schlitzen 42 ausgebildet, die in Längsrichtung des Sekundärspulenkörpers 23 angeordnet sind. Auch hier sind Abwandlungen denkbar, beispielsweise indem die Schlitze 42 diagonal bzw. schräg zur Längsrichtung des Sekundärspulenkörpers 23 verlaufen oder unterschiedliche Längen aufweisen.
Die Herstellung der Löcher 40 bzw. der Schlitze 42 im Sekundärspulenkörper 23 erfolgt dadurch, dass diese bereits während des Spritzprozesses, bei dem der aus Kunststoff bestehende Sekundärspulenkörper 23 geformt wird, mit ausgebildet werden. Wichtig dabei ist, dass das Spritzwerkzeug bzw. der Sekundärspulenkörper 23 so ausgebildet werden, dass eventuell während des Spritzprozesses an den Rändern der Löcher 40 bzw. der Schlitze 42 entstehende Grate auf der der Sekundärwicklung 26 abgewandten Seite des Sekundärspulenkörpers 23, das heißt im Inneren des Sekundärspulenkörpers 23, stehen bleiben.
Selbstverständlich kann nicht nur der Sekundärspulenkörper 23, sondern auch der Primärspulenkörper 25 mit entsprechenden Löchern 40 bzw. Schlitzen 42 ausgebildet werden. Sowohl beim Sekundärspulenkörper 23 als auch beim Primärspulenkörper 25 bewirken die Löcher 40 bzw. Schlitze 42 insbesondere, dass das Isolierharz 35 nunmehr auch von dem Spuleninnern auf die entsprechende Wicklung einwirken kann und somit eine schnellere Benetzung mit Isolierharz 35 erfolgt. Ferner können zwischen den Windungen der Wicklung eingeschlossene Luft- oder Gasbläschen über den Grund über die Löcher 40 bzw. Schlitze 42 abgeführt werden.
Ergänzend wird erwähnt, dass es auch denkbar ist, die Erfindung nicht nur bei einer im Ausführungsbeispiel dargestellten Stabzündspule einzusetzen sondern auch bei anderen Bauarten von Zündspulen, bei denen wenigstens eine der Spulen von einem Isolierharz umgeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0738831 B1 [0002]

Claims

Zündspule (10), insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem magnetisch wirksamen Kern (12), der von einer einen hülsenförmigen Sekundärspulenkörper (23) aufweisenden Sekundärspule (22) und einer einen hülsenförmigen Primärspulenkörper (25) aufweisenden Primärspule (24) umgeben ist, sowie mit einem Gehäuse (30) zur Aufnahme zumindest der Sekundärspule (22) und ggf. der Primärspule (24), wobei der Innenraum des Gehäuses (30) mit einem Isolierharz (35) befüllt ist, das die Sekundärspule (22) und ggf. die Primärspule (24) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärspulenkörper (23) bzw. der Primärspulenkörper (25) in seinem jeweiligen Wickelbereich (39) wenigstens eine Öffnung (40; 42) aufweist, die den Durchtritt von Isolierharz (35) zwischen der Wicklung (26) und der Innenseite des Sekundärspulenkörpers (23) bzw. des Primärspulenkörpers (25) ermöglicht.
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung als eine Vielzahl von gleichmäßig über den Wickelbereich (39) des Sekundärspulenkörpers (23) bzw. des Primärspulenkörpers (25) angeordneten Durchgangslöcher (40) ausgebildet ist.
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung als wenigstens ein, vorzugsweise in Längsrichtung des Sekundärspulenkörpers (23) bzw. des Primärspulenkörpers (25) angeordneter Schlitz (42) ausgebildet ist.
Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärspulenkörper (23) und der Primärspulenkörper (25) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Zündspule nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärspulenkörper (23) bzw. der Primärspulenkörper (25) aus Kunststoff besteht, im Spritzgussverfahren hergestellt ist und dass das wenigstens eine Loch (40) bzw. der wenigstens eine Schlitz (42) beim Spritzen des Sekundärspulenkörpers (23) bzw. des Primärspulenkörpers (25) ausgebildet wird.