DE68913477T2

DE68913477T2 - Zündungsspule mit verteilter Hochspannungswicklung, insbesondere für eine innere Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE68913477T2
Application number: DE68913477T
Authority: DE
Inventors: Pierre Heritier-Best
Original assignee: Sagem Allumage SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: EP0375502B1; EP0375502A1; FR2641038A1; DE68913477D1; ES2052048T3; FR2641038B1; JPH03114211A; US5008643A; JP3086468B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündspule, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, insbesondere umfassend u.a. eine sogenannte "sekundäreinheit" bestehend aus einer verteilten Hochspannungswicklung, deren verschiedene Wicklungsabschnitte in mehreren Wicklungskammern eines Isolierkörpers verteilt sind, die in Axialrichtung der Spule nebeneinander angeordnet sind, wobei die verschiedenen Abschnitte der Hochspannungswicklung untereinander in Reihe durch den Wicklungsdraht verbunden sind, welcher durch alle Verbindungsspalte geht, die durch die Wände gehen, die zwischen den Kammern angeordnet sind.
In solchen Spulen ist es notwendig, den Draht der Hochspannungswicklung ausgehend von einer oberen Schicht der mit einem Wicklungsabschnitt versehen Kammer zu einer Schicht der benachbarten Kammer zu führen und daher eine dielektrische Steifigkeit zwischen den beiden benachbarten Abschnitten sicherzustellen.
Zu diesem Zweck ist es bekannt, eine Isolierkammer zwischen den beiden benachbarten Wicklungskammern anzuordnen, wobei diese Isolierkammer die Isolierung zwischen den Wicklungskammern sicherstellt und gleichzeitig als Durchgangskammer für den Wicklungsdraht zwischen den besagten Kammern dient.
Hierfür weisen die Wände, die die Wicklungskammern begrenzen, Spalte auf. Diese Spalte ermöglichen es, den Wicklungsdraht von einem Hochspannungswicklungsabschnitt zum nächsten, benachbarten so hindurchzuführen, daß der Draht nach der vollständigen Bewicklung eines Wicklungsabschnitts durch einen Spalt der Wand der betreffenden Wicklungskammer in die Isolierkammer hindurchgeführt werden kann und über deren unteren Bereich zum Wicklungsabschnitt der folgenden Kammer.
Um die Isolierwirkung weiter zu verbessern, ist vorgesehen, daß die Spalte in den Wänden gegeneinander um 180º um die Achse des Isolierkörpers versetzt sind. Eine Zündspule mit solchen Hochspannungswicklungen ist in der Patentschrift FR-A- 2326769 beschrieben und dargestellt.
Da die Sekundäreinheit mit einem Isoliermaterial entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 umhüllt ist, insbesondere mit Polybutylenterephtalat (P.B.T.), bewirkt die Inkompatibilität dieses Materials hinsichtlich des Haftvermögens an dem, welches den isolierenden Träger und den Lack des Hochspannungswicklungsdrahts bildet, daß die Umhüllung aus Kunststoffmaterial seine mechanische Aufgabe nicht erfüllt, nämlich den Zusammenhalt der Windungen jedes Wicklungsabschnitts untereinander und der besagten Abschnitte in ihren jeweiligen Kammern.
Daraus ergibt sich eine schnelle Verschlechterung der Zündspule.
Andererseits empfiehlt sich die Verwendung von PBT dennoch aufgrund seiner anderen Qualitäten, wie seine Eignung zum Gießen, seine Fließfähigkeit, die ihm ermöglicht, in enge Räume einzutreten, usw.
Um die oben aufgeführten Nachteile zu vermeiden, besteht eine gegenwärtig ausgeführte Lösung z.B. zur Herstellung der in der oben erwähnten Patentschrift beschriebenen Spulen darin, vor der Umhüllung eine Imprägnierung der Spuleneinheit durch Gießen eines Harzes ins Innere des Gehäuses vorzunehmen.
Dies ist schwierig, denn die gute Widerstandsfähigkeit des Harzes in mechanischer und dielektrischer Hinsicht hängt wesentlich von der Genauigkeit seiner Zusammensetzung, von der Temperatur, bei der es in das Gehäuse gegossen wird, und von der zu seiner Aushärtung notwendigen Zeit ab.
Es handelt sich daher um einen kostenaufwendigen Vorgang durch die zur Ausführung erforderlichen Mittel, die um so umfangreicher sind, als die erforderliche Aushärtezeit des Harzes sehr lang ist, in der Größenordnung von mehreren Stunden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, für Brennkraftmaschinen eine Zündspule ohne Verluste zu realisieren, in der Sprühentladungen der Hochspannungswicklung, Schäden der umhüllenden Isolierung und daraus folgende Kurzschlüsse vermieden werden.
Hierzu schafft die Erfindung eine Zündspule umfassend u.a. eine sogenannte "Sekundäreinheit" bestehend aus einer verteilten Hochspannungswicklung, deren verschiedene Wicklungsabschnitte in mehreren Wicklungskammern eines Isolierkörpers verteit sind, welche in Axialrichtung der Spule durch eine Isolierkammer voneinander getrennt angeordnet sind, wobei die verschiedenen Abschnitte der Hochspannungswicklung untereinander in Reihe durch den Wicklungsdraht verbunden sind, welcher durch alle, sukzessiv versetzten, Verbindungsspalte geht, die durch die Wände gehen, welche die Wicklungskammern und die Isolierkammern begrenzen, und eine Isolierhülle aus einem auf die besagte Einheit aufgeformten Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäreinheit unter ihrer Isolierhülle mit einem Klebelack imprägniert ist.
Die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen macht die Erfindung besser verständlich, wobei in den Zeichnungen:
Fig. 1 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der primäreinheit der Zündspule zeigt, auf die die Erfindung angewendet ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Primäreinheit nach Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine perspektivische, auseinandergezogene Ansicht der Sekundäreinheit der Zündspule nach Imprägnierung mit Lack, aber vor der Umhüllung ist;
Fig. 3A eine Schnittansicht entlang Linie III-III ist,
Fig. 3B schematisch die Durchführung des Hochspannungswicklungsdrahts eines Wicklungsabschnitts von einer Wicklungskammer zu einem anderen, benachbarten Abschnitt einer anderen Kammer durch zwei aufeinanderfolgende, die Wicklungs- und Isolierkammern begrenzende Wände zeigt,
Fig. 4 perspektivisch die Sekundäreinheit der Fig. 3 nach Umhüllung mit Kunststoffmaterial zeigt;
Fig. 4A eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 4 zeigt;
Fig. 5 die gesamte Spuleneinheit in einer auseinandergezogenen, perspektivischen Ansicht zeigt.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte, sogenannte Primäreinheit besteht aus einem I-förmigen Magnetkern 1, der im Innenraum 2 rechteckigen Querschnitts eines Körpers 3 aus Kunststoffmaterial wie etwa Polybutylenterephtalat, evtl. mit 30 % kurzen Glasfasern verstärkt, untergebracht ist, auf den die Primärwicklung 4 gewickelt ist.
Der Kern 1 ist in bekannter Weise durch Aufeinanderschichtung ausgestanzter Bleche gebildet, die untereinander zusammengehalten werden. Damit sich beim Zusammenbau kein Stanzgrat bildet, wird vorzugsweise mit Laserschweißung gearbeitet.
Das obere Seitenstück 3a des Isolierkörpers 3 ist seitlich einteilig durch einen Träger 6 verlängert, der zwei Fenster 7 und 8 aufweist, in die jeweils die Endabschnitte in Form von Anschlußenden 9a und 10a der beiden Anschlußklemmen 9 und 10 eingreifen, die mit "+BAT und "-RUPT" bezeichnet sind.
Die anderen Endabschnitte der Anschlußklemmen 9 und 10 sind in bekannter Weise als einsteckbare Anschlußzungen 9b und 10b ausgebildet.
Die Enden der Primärwicklung 4 sind durch Löten mit den Anschlußenden 9a und 10a verbunden.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellte, sogenannte "Sekundäreinheit" B besteht aus einem Körper 11 viereckigen Querschnitts, der ebenfalls aus verstärktem Polybutylenterephtalat ausgeführt ist, um den die Sekundärwicklung 12 gewickelt ist, deren oberes Ende 12a durch Löten mit einer auf der Oberseite 11a des besagten Körpers verankerten Klammer 13 verbunden ist.
Das obere 11a und untere Seitenteil 11b ist jeweils seitlich durch zwei zueinander parallele Laschen 14 und 15 verlängert, an deren Enden ein Hochspannungsausgangsanschluß 16 elastisch verankert ist, der parallel zur Achse des Spulenkörpers 3 ausgerichtet ist.
Die elastischen Verankerungsmittel sind in Form offener, länglicher Aussparungen 17, 18 ausgeführt, die am Ende der Laschen 14 und 15 sitzen und deren Eingang schmaler ist als der Schaft 16a des Anschlusses 16, der ihn verlängert.
Der Anschluß 16, der den Schaft 16a verlängert, welcher vorteilhaft aus einem leitenden Metalldraht besteht, weist einen äußeren Steckanschluß oder -ansatz 16b auf, der ein vorstehendes Steckerelement an der Außenseite der Spule bildet, sobald diese fertiggestellt ist.
Wie insbesondere in Fig. 3A und 3B dargestellt, ist die Sekundär- oder Hochspannungswicklung 12 in mehrere Kammern 19 des Isolierkörpers 11 aufgeteilt, wobei die Kammern 19 in Axialrichtung der Sekundäreinheit B durch Isolierkammern 28 voneinander getrennt angeordnet sind, welche vorteilhafterweise die gleiche Abmessung wie die Wicklungskammern 19 haben.
Die unterschiedlichen Abschnitte 12c bis 12i der Hochspannungswicklung 12 sind untereinander durch den besagten Wicklungsdraht 12 in Reihe miteinander verbunden.
Die Wicklungskammern 19 und Isolierkammern 28 sind durch Wände 29 begrenzt.
Die Einrichtung von Isolierkammern 28, die zwischen den Wicklungskammern 19 angeordnet sind, ergibt für die Hochspannungswicklung einen beträchtlichen Vorteil. Es ist auf diese Weise möglich, den Anstieg der Spannung von einem Abschnitt zum nächsten auf einen begrenzten und gleichmäßigen Wert zu begrenzen, während die verschiedenen Stufen des Spannungsanstiegs durch isolierende Zonen oder ausreichend lange Streustrecken voreinander geschützt sind.
Eine andere Eigenart des in Fig. 3B dargestellten Isolierkörpers 11 besteht darin, daß die die Isolierkammern 28 und die Wicklungskammern 19 begrenzenden Wände 29 Ausgangsspalte 29a und Eingangsspalte 29b aufweisen. Diese Spalte ermöglichen die Durchführung der Hochspannungswicklung 12 von einem Wicklungsabschnitt 12c zum anderen, benachbarten 12d usw.
Wie schematisch in Fig. 3B gezeigt, kann der Draht nach vollständiger Bewicklung des betrachteten Abschnitts 12c durch den Ausgangsspalt 29a der Wand 29 in die Isolierkammer 28 geführt werden, wonach, da die Ausgangsspalte 29a und Eingangsspalte 29b sukzessiv um 180º versetzt sind, der Draht auf dem Boden der besagten Isolierkammer 28 um 180º herumgeführt wird, um ihn durch den unteren Bereich des Eingangsspalts 29b durch die folgende Wand zu führen und von dort die Bewicklung des folgenden Abschnitts 12d vorzunehmen.
Die Sekundäreinheit wird anschließend mit einem Lack getränkt, der aufgrund seiner Hafteigenschaften und der Möglichkeit der Polymerisation nach einer UV-Bestrahlung bekannt ist, wie etwa eine Zusammensetzung aus einem Epoxydharz und einem Acrylester, z.B. des Typs UV MUT 5033, das von der Gesellschaft HOLDEN EUROPE vertrieben wird.
Diese Imprägnierung kann durch Tränken, Zerstäubung mit einer Spritzpistole, Tropfen für Tropfen oder mit einem beliebigen anderen, bekannten Verfahren ausgeführt werden.
Es handelt sich somit um einen einfach auszuführenden Vorgang, der keine umfangreichen Mittel erfordert und sehr schnell geht, da die Aushärtung mit UV praktisch augenblicklich erfolgt.
Die Einheit wird anschließend durch Aufformen in eine Umhüllung 38 aus thermoplastischem Material eingegossen, wie etwa Polybutylenterephtalat (PBTB), das gute Wärmeleitfähigkeitseigenschaften aufweist, die die Ableitung von Wärme begünstigen.
Der Imprägnierungslack hat hauptsächlich den Vorteil, daß er eine Zwischenschicht zum Haften zwischen dem thermoplastischen Material (PTO) des isolierenden Trägers 11 und dem Isolierlack des Wicklungsdrahts 12 einerseits und dem thermoplastischen Material PBT der Umhüllung 30 andererseits schafft.
Das thermoplastische Material (PBTB) der Umhüllung, das längs der Wände der Isolierkammer 28 anhaftet, füllt die besagten Kammern aus, um Hindernisse für Sprühentladungen zu schaffen und deren Weglänge zu vergrößern.
Die in Fig. 2 und 4 dargestellte Primäreinheit A und Sekundäreinheit B werden so zusammengebaut, daß die eine in der anderen schwebend gehalten ist, wie in Fig. 5 dargestellt, insbesondere mittels einer in der FR-A-2593962 beschriebenen Halteeinrichtung.
Der Magnetkreis C zur Rückführung des Flusses ist so angeordnet, daß seine Arme 22 und 23 die Enden des Magnetkerns 1 umfassen.
Der Magnetkreis C wird in dieser Position über eine elastische Einschnappvorrichtung festgehalten, die insbesondere, wie in der oben angegebenen Patentschrift beschrieben, aus einem versenkbaren Wulst 26 besteht, der an das Seitenteil 3a des Spulenkörpers 3 der Primäreinheit A angeformt ist, und der sich nach Versenkung durch elastische Verformung entspannt und sich in einer Aussparung 27 verankert, die an der inneren Basis des Arms 22 des Magnetkreises C vorgesehen ist.
Sobald die Elemente oder Einheiten A, B und C zusammengefügt sind, wird das Ganze mit einem Isoliermaterial umhüllt, wobei lediglich die funktionellen Endabschnitte des Hochspannungsausgangsanschlusses 16 und der beiden Anschlußklemmen freibleiben, nämlich jeweils der äußere Steckanschluß 16b und die Anschlußzungen 9b und 10b (Fig. 6).
Das Umhüllungsmaterial 28 kann ein entsprechendes oder das gleiche Material sein, welches für die Umhüllung 30 der Sekundäreinheit verwendet wird. Das verwendete Polybutylenterephtalat (PBTB), wie ein thermoplastisches Polyester auf der Basis eines Terephtalatharzes von Polytetramithylen, verstärkt oder nicht, ergibt aufgrund seines Ausdehnungskoeffizienten, der die Verformungen des Magnetkreises bei dessen Erwärmung bei intensivem Betrieb aufnimmt, gute Ergebnisse.
Um den Wärmeaustausch zu verbessern, ist es möglich, auf der Außenform, die durch Aufformen hergestellt wird, Kühlrippen hinzuzufügen.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, von dem ausgehend man weitere Ausführungsformen und -arten vorsehen kann, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können die thermoplastische Umhüllung der Sekundäreinheit B und die Umhüllung der Gesamtheit der zusammengefügten Elemente A, B und C vorteilhaft im gleichen Formvorgang erhalten werden.

Claims

1. Zündungsspule, insbesondere für innere Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, umfassend u.a. eine sogenannte "Sekundäreinheit" (B) bestehend aus einer verteilten Hochspannungswicklung (12), deren verschiedene Wicklungsabschnitte (12c - 12i) in mehreren Wicklungskammern (19) eines Isolierkörpers (11) verteilt sind, welche in Axialrichtung der Spule durch eine Isolierkammer (28) voneinander getrennt angeordnet sind, wobei die verschiedenen Abschnitte der Hochspannungswicklung untereinander in Reihe durch den Wicklungsdraht (12) verbunden sind, welcher durch alle, sukzessiv versetzten, Verbindungsspalte (29a, 29b) geht, die durch die Wände gehen, welche die Wicklungskammern (19) und die Isolierkammern (28) begrenzen, und eine Isolierhülle (30) aus einem auf die besagte Einheit aufgeformten Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäreinheit (B) unter ihrer Isolierhülle mit einem Klebelack imprägniert ist.

2. Zündungsspule gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebelack eine Verbindung aus Epoxyharz und Acrylester ist.

3. Zündungsspule gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Wicklungskammern (19) und der Isolierkammern (28) gleich groß sind.

4. Verfahren zur Herstellung einer Zündungsspule, insbesondere für innere Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, umfassend die Fertigungsstufe, die darin besteht, eine verteilte Hochspannungswicklung (12), deren verschiedene Wicklungsabschnitte in mehreren Wicklungskammern (19) eines Isolierkörpers (11) verteilt sind, durch Aufformung von Kunststoff mit einer Isolierhülle zu umhüllen, dadurch gekennzeichnet, daß es die der besagten Umhüllung vorangehenden Fertigungsstufen umfaßt, die darin bestehen, die besagte Wicklung mit Klebelack zu imprägnieren und den besagten Lack zu trocknen.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei welchem die besagte Imprägnierung entweder durch Tauchen, Spritzen oder Auftropfen realisiert wird.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, bei welchem die Trocknung durch UV-Bestrahlung erfolgt.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 - 6, bei welchem die besagten Wicklungskammern in Axialrichtung der Spule durch eine Isolierkammer (28) voneinander getrennt angeordnet sind, wobei die verschiedenen Abschnitte der Hochspannungswicklung untereinander in Reihe durch den Wicklungsdraht (12) verbunden sind, welcher durch alle sukzessiv versetzten Verbindungsspalte (29a 29b) geht, die durch die Wände gehen, welche die Wicklungskammern (19) und die Isolierkammern (28) begrenzen.