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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stabzündspule für Zündanlagen, insbesondere für Zündanlagen
von Fahrzeugen, welche einen verbesserten Stabkern umfasst.
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Stabzündspulen
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen
bekannt. In Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen dienen Stabzündspulen
zur Hochspannungsversorgung einer Zündkerze. Derartige Stabzündspulen
weisen einen im Wesentlichen konzentrischen Aufbau auf und umfassen
einen zentral angeordneten Stabkern aus einem magnetisierbaren Material.
Um den Stabkern ist ein innerer Spulenkörper (sogenannter Sekundärspulenkörper) angeordnet,
auf welchem eine als Sekundärspule
dienende Wicklung angeordnet ist. Diese Wicklung steht mit einem
Hochspannungsanschluss in Verbindung, der mit der Zündkerze
elektrisch verbindbar ist. Die Sekundärspule und der Sekundärspulenkörper sind
von einem Isolierharz umgeben, um welches dann ein Primärspulenkörper mit einer
Primärwicklung
angeordnet ist. Die Primärwicklung
ist mit einer Niederspannungsquelle verbunden. Weiterhin ist der
Stabkern gegenüber
der Sekundärwicklung
elektrisch isoliert. Hierzu wird der Sekundärspulenkörper oder eine Isolationsschicht
verwendet, welche keinen Riss bzw. keine Beschädigung aufweisen darf, da ansonsten
die Gefahr eines elektrischen Spannungsüberschlags zum Stabkern besteht,
durch welchen die Zündspule
beschädigt
werden kann.
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Aufgrund
der elektrischen Anforderungen der Zündspule besteht der Stabkern
z.B. aus gestapeltem Elektroblech und der Sekundärspulenkörper aus einem Kunststoff.
Diese beiden Materialien haben jedoch stark unterschiedliche thermomechanische
Eigenschaften, so dass es im Betrieb aufgrund von Wärmeeinwirkungen
zu mechanischen Spannungen kommen kann. Hierdurch ergibt sich die
Gefahr von Beschädigungen
des Sekundärspulenkörpers.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Stabzündspule
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass sie einen verbesserten Stabkern aufweist. Der
Stabkern umfasst erfindungsgemäß mehrere
in Längsrichtung
des Stabkerns unterteilte Kernsegmente. Die Kernsegmente sind als im
Wesentlichen um eine Mittelachse herum angeordnete Teilzylindersegmente
gebildet und bilden zusammengesetzt den Stabkern. Dadurch können sich die
einzelnen Kernsegmente jeweils relativ zueinander in Axialrichtung
als auch in Radialrichtung ausdehnen, so dass eine Übertragung
von Spannungen auf einen Sekundärspulenkörper aus
einem anderen Material vermieden werden kann. Dabei können die einzelnen
Kernsegmente aufeinander gleiten und so für einen entsprechenden Längenausgleich
sorgen. Dadurch kann erfindungsgemäß verhindert werden, dass zu
große
mechanische Spannungen in benachbarte Bauteile des Stabkerns übertragen
werden, wodurch die Gefahr von Beschädigungen der benachbarten Bauteile
signifikant reduziert wird.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Besonders
bevorzugt umfasst der Stabkern genau vier Kernsegmente. Zueinander
jeweils benachbarte Kernsegmente können dabei jeweils auf einer
Kernsegmentfläche
gleiten. Somit sind Ausgleichsbewegungen entsprechend einer Kreuzform in
allen vier Richtungen der Kreuzform möglich, so dass besonders gut
radiale Ausgleichsbewegungen möglich
sind. Bei genau vier Kernsegmenten ist ein weiterer Vorteil, dass
die vier Kernsegmente identisch ausgebildet sein können, so
dass insbesondere die Herstellkosten reduziert werden können. Es
sei jedoch angemerkt, dass auch drei oder fünf oder sechs Kernsegmente,
welche jeweils zusammengesetzt einen Stabkern bilden, vorgesehen
sein können.
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Vorzugsweise
wird eine gerade Anzahl von Kernsegmenten vorgesehen, so dass die
Kernsegmente jeweils gleich aufgebaut sein können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Kernsegmente jeweils
aus einer Vielzahl von einzelnen Lamellen gestapelt. Die Lamellen
jedes Kernsegments sind vorzugsweise aus einem Elektroblech hergestellt
und in gestapelter Weise angeordnet. Die Lamellen jedes Kernsegments
weisen dabei vorzugsweise bei gleicher axialer Länge unterschiedliche Lamellenbreiten
auf, um derart stapelbar zu sein, dass ein äußerer Umfang der Kernsegmente
im Wesentlichen einem Kreisbogenabschnitt angenähert ist. Um eine möglichst
gute Annäherung
an einen Kreisbogenabschnitt zu erreichen, sollte daher eine Blechstärke der
Lamellen möglichst
gering gewählt
werden.
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Vorzugsweise
sind die Lamellen jedes Kernsegments miteinander verbunden. Besonders
bevorzugt sind die Lamellen dabei formschlüssig und/oder mittels Kleben
und/oder mittels Schweißen
und/oder mittels einem anderen thermischen Verfahren verbunden.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Kernsegmente
jeweils aus losen Lamellen gebildet und die zusammengesetzten Kernsegmente
sind von einem Schrumpfschlauch oder einer Hülse umgeben, um die Lamellen
zu halten.
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Dadurch
kann auf eine feste Verbindung der einzelnen Lamellen verzichtet
werden.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind
die einzelnen Kernsegmente jeweils als gesinterte Kernsegmente ausgebildet.
Somit sind die einzelnen Kernsegmente beispielsweise bei vier Kernsegmenten
jeweils ein Viertel eines Zylinders. Die einzelnen gesinterten Kernsegmente
können
dabei jeweils auf den benachbarten Seitenflächen der Kernsegmente gleiten
und so die Ausgleichsbewegung durchführen.
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Um
eine verbesserte Gleitwirkung insbesondere bei den gesinterten Kernsegmenten
zu erhalten, ist zwischen benachbarten Kernsegmenten jeweils eine
Zwischenschicht vorgesehen. Die Zwischenschicht kann aus einem Kunststoff
hergestellt sein oder aus einem elastischen Material. Bei Verwendung
eines elastischen Materials für
die Zwischenschicht kann eine noch weiter verbesserte Ausgleichsfunktion
durch die einzelnen Kernsegmente erhalten werden, da temperaturbedingte
Längenänderungen
auch durch Kompression des elastischen Materials ausgeglichen werden
können.
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Die
Zwischenschicht ist vorzugsweise einstückig gebildet. Dadurch wird
insbesondere der Montagevorgang erleichtert.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung Ausführungsbeispiele
der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Schnittansicht durch eine Stabzündspule gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
schematische Draufsicht auf einen in 1 verwendeten
Stabkern gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
und
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3 eine
schematische Schnittansicht eines Stabkerns gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
eine Schnittansicht einer Stabzündspule 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Die Stabzündspule 1 umfasst
einen Stabkern 2, welcher von einem Sekundärspulenkörper 3 hülsenartig
umgeben ist. Auf dem Sekundärspulenkörper 3 ist
eine Sekundärwicklung 4 angeordnet.
Konzentrisch zu der aus Stabkern und Sekundärwicklung bestehenden Baueinheit
ist ein Primärspulenkörper 5 angeordnet,
auf welchem eine Primärwicklung 6 gewickelt
ist. Ein Gehäuse 7 umgibt
die oben genannten Bauteile mantelförmig. Die Stabzündspule 1 ist dabei
im Wesentlichen konzentrisch zu einer Mittelachse X-X ausgebildet.
Der Stabkern 2 ist aus einem magnetisierbaren Material
hergestellt und der Sekundärspulenkörper 3 ist
aus einem elektrisch nicht leitenden Material, insbesondere einem
Kunststoff, hergestellt.
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2 zeigt
den Stabkern 2 in einer Draufsicht in Richtung der Mittelachse
X-X. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist der Stabkern 2 aus
vier Kernsegmenten 8, 9, 10, 11 gebildet.
Die Kernsegmente 8, 9, 10, 11 sind
jeweils gleich gebildet und bilden im zusammengesetzten Zustand
den Stabkern 2. Hierbei ist jedes Kernsegment aus einer
Vielzahl von Lamellen aus einem Elektroblech hergestellt. Die Dicke
der einzelnen Lamellen sowie die Länge in Längsrichtung der Stabzündspule
ist dabei gleich. Die einzelnen Lamellen weisen jedoch unterschiedliche
Breiten auf, um einen optimalen Füllgrad betreffend eine Querschnittsfläche innerhalb
eines Füllkreises
zu erreichen. Die einzelnen Lamellen jedes Kernsegments 8, 9, 10, 11 sind
lose zueinander angeordnet und werden durch eine zylinderförmige Hülse 12 gehalten.
Es ist jedoch auch möglich,
die einzelnen Lamellen jedes Kernsegments miteinander zu verbinden.
Alternativ zur Hülse 12 kann
auch ein Schrumpfschlauch zum Halten der Kernsegmente verwendet werden
oder die Kernsegmente werden lose in den Sekundärspulenkörper 3 eingelegt.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, können die einzelnen Kernsegmente 8, 9, 10, 11 sich
jeweils in radialer Richtung auf der Schnittfläche zu den jeweils beiden benachbarten
Kernsegmenten bewegen. In 2 ist dies durch die Pfeile A,
B, C, D angedeutet. Im Vergleich zu den bisher bekannten Stabkernen, kann
der erfindungsgemäße Stabkern 2 temperaturbedingte
Längenänderungen
bzw. Ausdehnung und Kräfte
aufnehmen. Hierbei kann sich die Relativposition der einzelnen Kernsegmente 8, 9, 10, 11 zueinander
axial und radial ändern.
Weiterhin können
sich im dargestellten Ausführungsbeispiel
auch die Relativpositionen einzelner Lamellen eines Kernsegments zueinander ändern, wodurch
ebenfalls temperaturbedingte Längenänderungen
aufgenommen werden können.
Somit kann erfindungsgemäß verhindert
werden, dass aufgrund von Temperatureinflüssen Risse insbesondere im
Sekundärspulenkörper 3 entstehen.
Dadurch kann erfindungsgemäß die Lebensdauer
einer Stabzündspule 1 deutlich
verlängert
werden. Hierbei ist die erfindungsgemäße Lösung durch Verwendung von genau
vier Kernsegmenten besonders kostengünstig realisierbar. Mechanische
Spannungen, welche vom Stabkern in die ihn umgebenden Bauteile übertragen
werden, können
durch die Teilung des Stabkerns in mehrere Kernsegmente signifikant
reduziert bzw. vollständig verhindert
werden.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 3 ein Stabkern 2 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche
Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet sind.
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Im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
sind die Kernsegmente 8, 9, 10, 11 des
zweiten Ausführungsbeispiels
als gesinterte Elemente ausgeführt.
Hierdurch kann der Stabkern besonders kostengünstig bereitgestellt werden.
Um eine Relativbewegung zwischen den einzelnen Kernsegmenten 8, 9, 10, 11 zu
erleichtern, sind zwischen jeweils benachbarten Kernsegmenten Zwischenelemente 13, 14, 15, 16 angeordnet.
Die Zwischenelemente 13, 14, 15, 16 sind
jeweils in rechteckiger, plattenförmiger Form ausgebildet und
weisen die gleiche axiale Länge
in Richtung der Mittelachse X-X wie die Kernsegmente auf. Die Zwischenelemente 13, 14, 15, 16 sind
aus einem Kunststoff hergestellt und verbessern die Gleitfähigkeit
zwischen den einzelnen Kernsegmenten. Die Zwischenelemente 13, 14, 15, 16 sind weiterhin
elastisch ausgebildet, so dass sie ebenfalls in der Lage sind, in
gewissem Umfang mechanische Spannungen, welche aufgrund von Temperatureinflüssen auftreten,
aufzunehmen.
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Es
sei angemerkt, dass die einzelnen Zwischenelemente 13, 14, 15, 16 auch
als ein einstückiges
Bauteil vorgesehen sein können.
Ein derartiges einstückiges
Bauteil weist dann in Draufsicht eine Kreuzform mit gleichlangen
Schenkeln auf, wobei sich die Mittelachse X-X in der Mitte des Kreuzes
befindet.