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Die Erfindung betrifft eine elektrische Stabzündspule nach Art eines Energiespeichers zur Versorgung einer Zündkerze oder eines derartigen Zündmittels einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer nach dem Otto-Prinzip arbeitenden Brennkraftmaschine, mit Hochspannung, mit einem weichmagnetischen Kern aus Kernteilen mit einem Hauptkern, Rückschlusselement oder -Elementen, insbesondere Rückschlussschenkeln und Jochen, ohne oder mit einem Luftspalt in oder am Hauptkern mit oder ohne Permanentmagnet im Luftspalt sowie einer den mittig angeordneten Hauptkern umgebenden Primär- und Sekundärwicklung, wobei die Primärwicklung einen Primäranschluss zum Anschluss an die Stromversorgung aufweist, die Sekundärwicklung über den Kern magnetisch mit der Primärwicklung gekoppelt ist, so dass in der Sekundärwicklung durch Abschalten des Primärstromes der Primärwicklung eine Hochspannung induziert wird, und die Sekundärwicklung einen Sekundäranschluss zum Anschluss an die Zündkerze oder das Zündmittel aufweist, wobei der Hauptkern von einem Innenhüllzylinder aus Isolierstoff umgeben ist, auf den Hüllzylinder die erste Wicklung, insbesondere Primärwicklung, aufgebracht ist auf die erste Wicklung ein Außenhüllzylinder aus Isolierstoff aufgebracht ist auf den die zweite Wicklung, insbesondere Sekundärwicklung, aufgebracht ist und wobei mindestens einige der Teile: Hauptkern, Hüllzylinder mit erster Wicklung, Hüllzylinder mit zweiter Wicklung mit elektrisch isolierender Spritzmasse umhüllt sind und/oder Zwischenräume zwischen einigen dieser Teile oder zwischen allen Teilen mit elektrisch isolierender Spritzmasse oder Vergussmasse ausgefüllt sind, oder ein die zweite Wicklung umgebendes zylindrisches Gehäuse vorgesehen ist, wobei ferner am einen Ende der Zündspule Anschlussmittel zum Anschluss von Anschlussleitern an die Wicklungen und am anderen Ende der Zündspule ein Zündkerzenanschluss ausgebildet ist.
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Aus der
DE 196 23 399 A1 ist eine Zündspule für eine Brennkraftmaschine bekannt. Die Zündspule hat einen mittigen Stabkern, ein diesen umgebendes Spulensystem und ein dieses umgebendes Gehäuse. Am zündkerzenseitigen Ende des Gehäuses sind Anschlussmittel zum Anschluss an eine Zündkerze und Kontaktmittel zur Verbindung von Spulensystem und Anschlussmittel ausgebildet. Zwischen dem Stabkern und den Anschlussmitteln ist ein formstabiler Verbinder angeordnet, der das Kontaktmittel bildet und Stützmittel aufweist, die sich an der Stirnseite des Stabkerns oder eines Spulenkörpers abstützen. Ferner weist der Verbinder Rastmittel auf, die mit dem am zündkerzenseitigen Ende des Gehäuses angeordneten Anschlussmittel rastverbindbar sind. Das Gehäuse ist am der Zündkerze abgewandten Ende offen. Das Spulensystem samt Kontaktmittel ist in das Gehäuse vom offenen Ende her einschiebbar.
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Aus der
GB 2 199 193 A ist eine Zündspule bekannt, die induktiv arbeitet. Solche Zündspulen werden in Systemen eingesetzt, in denen kein Verteiler vorgesehen ist. Die Zündspule kann unmittelbar auf den Anschlussbolzen einer Zündkerze oder eines ähnlichen Zündmittels aufgesteckt werden, wobei die Zündspule so bemessen sein muss, dass sie in den Kerzenschacht im Motorblock der Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann.
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Bei solchen stabähnlichen Zündspulen sind offene Systeme bekannt, bei denen ein Stabkern eingesetzt wird. Hieraus resultiert ein relativ hoher Verlust an magnetischen Fluss. Um diese Verluste zu vermeiden, sind geschlossene oder auch halboffene Systeme bekannt, wozu auch auf den oben bezeichneten Stand der Technik verwiesen wird. Bei solchen geschlossenen Magnetkreisen, die im Hauptkern ein Luftspalt aufweisen oder bei denen auch gegebenenfalls im Luftspalt des Hauptkernes ein Permanentmagnet zur Erhöhung der Speicherkapazität vorgesehen ist, ergibt sich ein Fertigungsproblem, der die Montage der Einzelteile und das Vergießen des inneren Bereiches, der mit den Wicklungen versehen ist, nur aufwendig durchzuführen ist.
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Bei einer stabförmigen Zündspule sind die einzelnen Funktionselemente, wie Niederspannungsstecker, Sekundärspule und Hochspannungskontaktelement in Reihe hintereinander angeordnet.
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Sofern ein Magnetkernabschnitt zur Kopplung der äußeren und inneren Magnetkreise eingesetzt wird, so ist eine axiale Verbindung der Elemente, insbesondere der Sekundärspule mit dem Hochspannungskontaktelement praktisch nicht möglich, da der Kern keinesfalls auf Hochspannungspotential liegen darf.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Stabzündspule zu schaffen, bei der die vormontierte, vergossene Stabsspule, bestehend aus Sekundär-, Primarspule und Stabkern nachträglich mit dem Mantelkern versehen ist.
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Eine Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass in das Gehäuse ein U-förmiges Blech oder Blechpaket eingeformt ist, welches ein Jochteil und die Rückschlussschenkel bildet, und dass in das so entstandene Element die Vormontageeinheit, bestehend aus Hauptkern, Innenhüllzylinder, erster Wicklung, Außenhüllzylinder, zweiter Wicklung eingesteckt ist, wobei der Hauptkern gegebenenfalls ein Querjoch zur Komplettierung des Magnetkreises umfasst, oder dass in das Gehäuse ein E-förmiges Blech oder Blechpaket eingesetzt oder eingeformt ist, welches ein Jochteil, die Rückschlussschenkel und den Hauptkern oder einen Teil des Hauptkernes bildet, und dass in das so gebildete Element die Vormontageeinheit, bestehend aus Innenhüllzylinder, erster Wicklung, Außenhüllzylinder, zweiter Wicklung, eingesteckt ist, wobei gegebenenfalls ein Querjoch oder ein Querjoch mit einem Teil des Hauptkernes, der diesen zu dem ganzen Hauptkern ergänzt, zur Komplettierung des Magnetkreises aufgesetzt ist.
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Alternativ dazu ist in das Gehäuse der Stabzündspule ein E-förmiges Blech oder Blechpaket eingesetzt, welches ein Jochteil, die Rückschlussschenkel und einen Teil des Hauptkerns bildet. In das so gebildete Element ist eine Vormontageeinheit, bestehend aus dem Innenhüllzylinder, der Primärwicklung, dem Außenhüllzylinder und der Sekundärwicklung eingesteckt oder eingeformt, wobei ein Querjoch oder ein Querjoch mit einem Teil des Hauptkernes, das diesen zu dem ganzen Hauptkern ergänzt, zur Komplettierung des Magnetkreises aufgesetzt ist.
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, die vormontierte, vergossene Stabsspule, bestehend aus Sekundär-, Primarspule und Stabkern nachträglich mit dem Mantelkern zu versehen. Die Verbindung der Abschlussschenkel und Jochteile miteinander kann durch Verrasten, Verschweissung oder auch durch Umspritzen mit Kunststoffmaterial erfolgen. Hierbei können auch mögliche Restspalte ausgefüllt werden.
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Zum Vermeiden, dass der Kern auf Hochspannungspotential liegt, trotz in Reihe geschalteter Elemente, wie insbesondere Sekundärspule und Hochspannungskontaktelement, ist in die Spritzmasse, in die mindestens das eine Ende der Stabzündspule und in die der Zündkerzenanschluss an diesem Ende der Zündspule eingeformt ist, oder in den Boden des Gehäuses, in dessen Boden der Zündkerzenanschluss und das eine Ende der Zündspule eingeformt oder eingesetzt ist, eine Hochspannungsbrücke eingeformt, die mit dem Hochspannungsanschluss der Sekundärwicklung und mit dem Zündkerzenanschluss verbunden ist, wobei die Hochspannungsbrücke durch die Spritzmasse oder den Gehäusewerkstoff isoliert in einem Abstand von mindestens einem Millimeter an dem Kernteil der Zündspule vorbeigeführt ist, der in axialer Richtung der Zündspule an den Zündkerzenanschluss folglich angeordnet ist, und auf einer Seite neben dem Magnetkern mit der Sekundärspule verbunden ist.
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Dabei ist das die Zündspule insgesamt umhüllende Gehäuse samt Boden und Zündkerzenanschluss vorgefertigt beziehungsweise vormontiert, so dass in das Gehäuse nachträglich die weiteren Elemente der Stabzündspule eingebaut werden können. Es ist aber auch möglich, die Zündspule, insbesondere deren elektrisch wirksame Elemente zunächst entsprechend anzuordnen und miteinander zu verbinden, wobei dann diese Einheit gegebenenfalls vollständig mit Spritzmasse umhüllt werden kann und/oder auch Hohlräume innerhalb der Zündspule, soweit dies erforderlich ist, mit Spritzmasse oder Vergussmasse auszufüllen.
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Gemäß der Erfindung wird die Hochspannungskontaktbrücke isoliert und in einem Abstand von mindestens 1 mm, vorzugsweise mehr als 1 mm, an dem Magnetkernabschnitt vorbeigeführt und auf einer Seite neben dem Magnetkern mit der Sekundärspule verbunden. Das andere Ende kann axial mit dem Zündkerzenanschluss verbunden sein.
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Hierdurch wird in einfacher Weise sichergestellt, dass die Hochspannungskontaktbrücke im ausreichenden Abstand vom Kern der Zündspule an diesem vorbeigeführt ist, so dass der Kern keinesfalls auf Hochspannungspotential liegt.
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Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Hochspannungsbrücke mit dem Hochspannungsanschluss der Sekundärwicklung steckverbunden ist.
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Desweiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Hochspannungsbrücke zentrisch im Gehäuseboden oder in der Spritzmasse eingebettet ist und der Hochspannungsanschluss exzentrisch, um den Magnetkern, insbesondere um dessen eingeformtes Jochteil, mit hochspannungsfestem Abstand herumgeführt ist und in bei Ausbildung eines Gehäuses die Höhlung des Gehäuses mündet, wobei in diesem Bereich Steckanschlussmittel zum Steckanschluss der Sekundärwicklung ausgebildet sind.
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Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen Primär- und Sekundärwicklung eine Feldsteuerelektrode zur Vergleichmäßigung der elektrischen Belastung angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Feldsteuerelektrode durch eine leitende Metallfolie zwischen den beiden Wicklungen gebildet ist.
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Desweiteren kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Gehäuse aus elektrisch leitfähigem Material besteht oder mit diesem einseitig oder beidseitig (Außen + innen) beschichtet ist.
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Diese Ausbildung dient dazu, Teilentladungen zu verhindern, weil bei in dem entsprechenden Zündkerzenschacht im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingesteckter Zündspule sich ansonsten Teilentladungen gegen die umgebende Masse des Zylinderkopfes ergeben könnten, die zur Erosion des Kunststoffmaterials und somit zu Schädigungen führen könnten.
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Desweiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die den Außenmantel der Zündspule bildende Spritzmasse aus elektrisch leitfähigem Kunststoff besteht.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass vorzugsweise zentrisch zwischen Kern und Zündkerzenanschluss in die Hochspannungsbrücke mindestens ein elektrisches Funktionselement, zum Beispiel eine Diode oder ein Entstörelement, eingeschaltet ist, das mit in die Spritzmasse eingeformt ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Gehäuse am oberen und unteren Ende unmittelbar oberhalb und unterhalb der Hauptkernenden Durchgangskanäle aufweist sowie vorzugsweise auch axial gerichtete Außennuten oder -rinnen, die endseitig in die Enden der Durchgangskanäle einmünden bzw. diese kreuzen, und dass die Rückschlussschenkel und Jochteile aus Stanzteilen aus weichmagnetischen Blechen (Blechlamellenpaketen) bestehen, die in die Außennuten oder -rinnen eingelegt und in die Durchgangskanäle eingesteckt sind und an den Stosskanten miteinander vorzugsweise stoffschlüssig verbunden sind.
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Durch die Ausbildung der Durchgangskanäle und Axialnuten ist es möglich, die Rückschlussschenkel und Jochteile, die beispielsweise als Stanzteile ausgebildet sind, in die entsprechenden Außennuten beziehungsweise -rinnen einzulegen und in die Durchgangskanäle einzustecken, wodurch der Gesamtverbund hergestellt wird.
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Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Basis der U-Form in einer Außennut oder -rinne und die Schenkel in den Durchgangskanälen angeordnet sind, oder dass ein Blech oder Blechpaket U-förmig und ein weiteres Blech oder Blechpaket stabförmig ausgebildet ist, wobei ersteres in eine Rinne oder Nut und die Durchgangskanäle und letzteres in die andere Rinne oder Nut eingesetzt ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigt:
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1 bis 4 eine erste Ausführungsform in Ansicht und in unterschiedlichen Schnitten;
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5 bis 10 Einzelteile einer Variante in unterschiedlichen Ansichten bzw. Schnitten.
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In der Zeichnung ist eine Stabzündspule zur Spannungsversorgung einer Zündkerze oder eines ähnlichen Zündmittels einer Brennkraftmaschine gezeigt. Die Stabzündspule weist einen weichmagnetischen Kern aus Kernteilen mit einem Hauptkern 1, Rückschlussschenkeln 2 und Jochen 3 auf. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche des Hauptkernes etwa gleich der Summe der Querschnittsflächen der Rückschlussschenkel und die Joche weisen einen derartigen Querschnitt auf, der den magnetischen Fluss nicht behindert. Die Ausbildung kann mit oder ohne Luftspalt in oder am Hauptkern und mit oder ohne Permanentmagnet im Luftspalt vorgenommen sein.
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Der Hauptkern 1 ist von einem Innenhüllzylinder 4 aus Kunststoff umgeben. Auf diesen Innenhüllzylinder 4 ist (in der Zeichnung nicht gezeigt) die erste Wicklung, vorzugsweise die Primärwicklung aufgebracht. Auf diese erste Wicklung ist ein Aussenhüllzylinder 5 aus Kunststoff aufgebracht, auf den die zweite Wicklung, vorzugsweise die Sekundärwicklung, aufgebracht ist. Ferner ist ein die zweite Wicklung umgebendes zylindrisches Gehäuse 6 vorgesehen. Die möglicherweise bestehenden Zwischenräume zwischen Hauptkern 1, Innenhüllzylinder 4, Aussenhüllzylinder 5 und Gehäuse 6 sind mit einer elektrisch isolierenden Spritzmasse oder Vergussmasse ausgefüllt (in der Zeichnung nicht gezeigt) Am einen Ende der Zündspule sind Anschlussmittel 7 für einen Zündkerzenanschluss und am anderen Ende der Spule Anschlussmittel 8 zum Anschluss von Anschlussleitern vorgesehen. Erfindungsgemäss wird die vormontierte vergossene Stabspule, bestehend aus Sekundär-, Primärspule und Stabkern nachträglich mit dem Mantelkern versehen. Dazu weist das Gehäuse 6 am oberen und unteren Ende unmittelbar oberhalb und unterhalb der Hauptkernenden des Hauptkernes 1 Durchgangskanäle 9 bzw. 10 auf sowie axial gerichtete Aussennuten oder -rinnen 11, die endseitig in die Enden der Durchgangskanäle 9, 10 einmünden bzw. diese kreuzen. Die Rückschlussschenkel 2 und Jochteile 3 sind durch Stanzteile aus weichmagnetischen Blechen (Blechlamellenpaketen) gefertigt und in die Aussennuten 11 eingelegt und in die Durchgangskanäle 9, 10 eingesteckt. Die Einzelteile sind an den Stosskanten miteinander vorzugsweise stoffschlüssig verbunden, beispielsweise durch Laserschweissen.
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Im Ausführungsbeispiel sind die Rückschlussschenkel 2 und Jochteile 3 durch jeweils L-förmige Bleche oder Blechpakete gebildet, von denen ein Schenkel der L-Form in der Aussennut 11 und der andere Schenkel in einem der beiden Durchgangskanäle 9 oder 10 angeordnet ist. Alternativ können die Rückschlussschenkel und Jochteile 2, 3 auch durch U-förmige Bleche oder Blechpakete gebildet sein, von denen die Basis der U-Form in einer Aussennut 11 und die Schenkel in den Durchgangskanälen 9, 10 angeordnet sind. Oder aber es kann auch ein Blech oder Blechpaket U-förmig und ein weiteres Blech oder Blechpaket stabförmig ausgebildet sein, um Rückschlussschenkel 2 und Jochteile 3 zu bilden, wobei das U-förmige Teil in eine Rinne 11 und in beide Durchgangskanäle 9, 10 eingelegt bzw. eingesteckt wird und das stabförmige Element in die andere Rinne 11 eingelegt wird. Eine Variante ist in den 5 bis 10 gezeigt. Dabei ist in das Gehäuse 6 ein U-förmiges Blech oder Blechpaket 12 eingeformt, welches ein Jochteil und beide Rückschlussschenkel bildet. In das so gebildete Element ist die Vormontageeinheit gemäss 7 bis 10, bestehend aus dem Hauptkern 1, dem Innenhüllzylinder 4, der ersten Wicklung, dem Aussenhüllzylinder 5, der zweiten Wicklung eingesteckt, wobei der Hauptkern 1 ein Querjoch 13 zur Komplettierung des Magnetkreises aufweist. Hierbei wird das Gehäuse 6 becherartig um den U-förmigen Magnetkern 12 gespritzt. Die vormontierte Einheit gemäss 7 bis 10 kann dann in den Becher eingesteckt und kontaktiert werden, wonach dann der Verguss mit Vergussmasse erfolgt.
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Bei dieser Ausbildung ist in das mit Boden ausgebildete Gehäuse 6 im Gehäuseboden eine Hochspannungsbrücke 14 eingeformt, die mit dem Hochspannungsanschluss der Sekundärwicklung steckverbindbar ist (Steckanschluss 15) und mit dem Zündkerzenanschluss 7 verbunden ist. Die Hochspannungsbrücke ist an sich vom Zündkerzenanschluss 7 aus zentrisch im Gehäuseboden eingebettet, wobei der Hochspannungsanschluss exzentrisch um den Magnetkern (12), insbesondere das eingeformte Jochteil, mit hochspannungsfestem Abstand von beispielsweise mindestens 1 mm herumgeführt ist und in die Höhlung des Gehäuses 6 austritt. In diesem Bereich ist der Steckanschluss 15 vorgesehen, in den das entsprechende Anschlussende der Sekundärwicklung beim Zusammenstecken eingesteckt werden kann. Der Hochspannungsanschluss kann noch durch ein elektrisches Funktionselement 16, beispielsweise durch eine Diode oder ein Entstörelement komplettiert sein.