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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündspule für eine Brennkraftmaschine mit einer reduzierten Bauteileanzahl.
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Zündspulen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Aus der
DE 198 50 519 A1 ist beispielsweise eine Zündspule bekannt, welche ein Entstörelement zur Dämpfung der bei einem Zündvorgang an der Zündkerze auftretenden elektrischen Störenergie aufweist. Das Entstörelement ist dabei in axialer Richtung der Zündspule als Induktivität ausgebildet und wird zumindest teilweise aus dem Wicklungsdraht gebildet. Diese bekannte Zündspule ist jedoch nur für Stabzündspulen und nicht für Kompaktzündspulen geeignet. Ferner werden bei den bekannten Zündspulen heutzutage ein Wickelanfang, die sogenannte kalte Seite, und ein Wickelende, die sogenannte heiße Seite, jeweils an einem Anbindepfosten aus Metall angebunden und mittels einer Aderendhülse verschweißt. Zusätzlich wird für die Herstellung eines Hochspannungskontaktes zwischen dem Anbindepfosten am Wickelende und einem Entstörwiderstand ein zusätzliches Kontaktblech benötigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Zündspule für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie eine signifikant reduzierte Bauteileanzahl aufweist. Ferner können erfindungsgemäß thermomechanische Spannungen in der Zündspule reduziert werden. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Zündspule aus. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Zündspule einen Spulenkörper mit einem ersten Zylinderabschnitt und einem zweiten Zylinderabschnitt aufweist. Ferner umfasst die Zündspule eine Wicklung, wobei ein erster Wickelbereich auf dem ersten Zylinderabschnitt und ein zweiter Wickelbereich auf dem zweiten Zylinderabschnitt gewickelt ist. Zwischen den beiden Zylinderabschnitten ist ein wicklungsfreier Zwischenabschnitt vorgesehen. Die ersten und zweiten Zylinderabschnitte sind dabei derart gebildet, dass sie jeweils eine durchgehende Zylindermantelfläche aufweisen. Ferner ist ein schlitzartiger Kanal vorgesehen, welcher vom Zwischenabschnitt von einer Innenseite des zweiten Zylinderabschnitts zu einer Außenseite reicht. Erfindungsgemäß kann somit ein einfacher und schneller Wickelvorgang auf den beiden Zylindermantelflächen erfolgen und ferner kann der Wicklungsdraht im schlitzartigen Kanal unterhalb des zweiten Wickelbereichs geführt werden. Hierdurch kann der Wickeldraht durch den schlitzartigen Kanal zur Außenseite des zweiten Wickelbereichs geführt werden und der zweite Wickelbereich somit wie der erste Wickelbereich von außen nach innen gewickelt werden. Dadurch wird insbesondere eine Zündspule ermöglicht, welche aufgrund der Wicklungsgeometrie nur geringe thermische Belastungen erfährt, da durch die Anordnung der Wicklungen jeweils von außen zur Mitte ein guter thermischer Ausgleich erhalten werden kann.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Besonders bevorzugt ist der schlitzartige Kanal parallel zu einer Mittelachse der Zündspule angeordnet. Hierdurch wird eine kurze Verbindung von der Mitte der Zündspule zu einer axialen Außenseite erhalten.
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Weiter bevorzugt ist der Hochspannungsabgang vorzugsweise mittig am Spulenkörper angeordnet. Der Hochspannungsabgang ist integral mit der Zündspule hergestellt und steht zapfenartig von einem äußeren Umfang des Spulenkörpers vor. Durch die Integration des Hochspannungsabgangs direkt an den Spulenkörper kann eine direkte Kontaktierung einer Zündkerze am Hochspannungsabgang erfolgen, so dass an der heißen Seite des Wicklungsdrahts auf einen Anbindepfosten, eine Aderendhülse sowie ein zusätzliches separates Hochspannungskontaktteil verzichtet werden kann. Die mittige Anordnung des Hochspannungsabgangs eignet sich insbesondere für Kompaktzündspulen.
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Vorzugsweise ist der Hochspannungsabgang als Entstörelement ausgebildet, in dem der Wicklungsdraht von der letzten Spulenkammer zum Hochspannungsabgang geführt ist und mehrmals um den Hochspannungsabgang herumgewickelt ist. Hierdurch kann integral an den Spulenkörper ein Hochspannungsabgang mit integriertem Entstörelement gebildet werden.
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Weiter bevorzugt sind für einen symmetrischen Aufbau der Zündspule der erste und zweite Zylinderabschnitt derart gebildet, dass die Zylinderabschnitte in axialer Richtung eine gleiche axiale Länge aufweisen. Vorzugsweise weisen die gleichen Zylinderabschnitte auch einen gleichen Durchmesser auf.
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Weiter bevorzugt bilden der erste Wickelbereich und der zweite Wickelbereich eine Sekundärwicklung der Zündspule.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der erste Zylinderabschnitt einen ersten äußeren Wandbereich, welcher eine Aussparung zur Durchführung des Wickeldrahts von einem Kontaktelement aufweist. Der erste äußere Wandbereich verhindert dabei ein Abrutschen der Wicklung von dem Spulenkörper. Besonders bevorzugt ist dabei das Kontaktelement direkt am ersten äußeren Wandbereich angeordnet und integral mit dem Spulenkörper gebildet.
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Weiter bevorzugt umfasst der erste Zylinderabschnitt ferner einen ersten inneren Wandbereich, welcher benachbart zum wickellosen Zwischenabschnitt angeordnet ist. Am ersten inneren Wandbereich ist eine radial nach außen vorstehende Nase vorgesehen, wobei der Wickeldraht um die Nase herum geführt ist und über den Zwischenabschnitt zum zweiten Zylinderabschnitt geführt ist. Die vorstehende Nase ermöglicht somit eine sichere Führung des Wickeldrahts während des Wickelvorgangs und vermeidet ein unerwünschtes Abrutschen des Wickeldrahts vom ersten inneren Wandbereich des ersten Zylinderabschnitts. Besonders bevorzugt ist dabei die vorstehende Nase in Umfangsrichtung versetzt zum schlitzartigen Kanal angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Versatz der vorstehenden Nase dabei derart, dass die vorstehende Nase in Umfangsrichtung auf einer Höhe beginnt, auf welcher eine Wand des schlitzartigen Kanals liegt. Hierdurch wird erreicht, dass bei einem Herumführen des Wickeldrahts um die vorstehende Nase der Wickeldraht auch an einer Kante des schlitzartigen Kanals zum Zwischenabschnitt anliegt und somit ein unerwünschtes Abrutschen des Wickeldrahts vermieden werden kann.
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Weiter bevorzugt ist am zweiten Zylinderabschnitt benachbart zu einem Austrittsbereich am schlitzartigen Kanal eine Hinterschneidung vorgesehen, durch welche der Wickeldraht dann in den zweiten Zylinderabschnitt geführt ist. Dies vermeidet ebenfalls ein unerwünschtes Abrutschen des Wickeldrahts.
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Zeichnung
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische radiale Seitenansicht einer Zündspule gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine axiale Seitenansicht der Zündspule von 1,
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3 eine perspektivische Ansicht der Zündspule von 1,
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4 eine radiale Seitenansicht der Zündspule, wobei die Führung des Wickeldrahts in der Zündspule verdeutlicht ist, und
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5 eine radiale Seitenansicht der Zündspule mit aufgewickeltem Wickeldraht.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 eine Zündspule 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
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Die Zündspule hat einen Spulenkörper 2 und eine Wicklung aus einem Wickeldraht 6 auf, wobei die Wicklung einen ersten Wickelbereich 61 und einen zweiten Wickelbereich 62 aufweist. Der Spulenkörper 2 hat einen ersten Zylinderabschnitt 21, auf welchen der erste Wickelbereich 61 gewickelt ist, und einen zweiten Zylinderabschnitt 22, auf welchen der zweite Wickelbereich 62 gewickelt ist, und einen Zwischenabschnitt 23. Der Zwischenabschnitt 23 ist zwischen dem ersten und zweiten Zylinderabschnitt 21, 22 angeordnet und weist keine Wicklung auf.
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Der Spulenkörper 2 umfasst drei Hauptbereiche, nämlich den ersten Zylinderabschnitt 21, den zweiten Zylinderabschnitt 22 und den Zwischenabschnitt 23. Die ersten und zweiten Zylinderabschnitte 21, 22 weisen gemäß dem Ausführungsbeispiel jeweils in Axialrichtung X-X des Spulenkörpers 2 gesehen eine gleiche axiale Länge auf. Der Zwischenabschnitt 23 ist in Axialrichtung deutlich kürzer. Die beiden Zylinderabschnitte 21, 22 weisen auch den gleichen Durchmesser auf.
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Der erste Zylinderabschnitt 21 weist eine Länge L1 in axialer Richtung auf, welche gleich lang wie eine Länge L2 des zweiten Zylinderabschnitts 22 in axialer Richtung ist. Hierdurch kann ein symmetrischer Spulenkörperaufbau erreicht werden und die beiden Wickelbereiche auf dem ersten und zweiten Zylinderabschnitt 21, 22 gleich groß ausgebildet werden.
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Am ersten Zylinderabschnitt 21 ist ferner ein erster äußerer Wandbereich 24 und ein erster innerer Wandbereich 25 gebildet, welche eine durchgehende Zylindermantelfläche des ersten Zylinderabschnitts 21 begrenzen und eine erste Aufnahme für den ersten Wickelbereich 61 der Wicklung bilden. Der zweite Zylinderabschnitt 22 umfasst einen zweiten äußeren Wandbereich 26 und einen zweiten inneren Wandbereich 27, welche ebenfalls eine durchgehende Zylindermantelfläche 22a begrenzen und eine zweite Aufnahme für den zweiten Wickelbereich 62 der Wicklung bilden. Die Wicklung ist beispielsweise eine Sekundärwicklung. Ferner ist im zweiten Zylinderabschnitt 22 ein Kanal 4 ausgebildet, welcher vom Zwischenbereich 23 zur axialen Außenseite des zweiten Zylinderabschnitts 22 reicht. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der Kanal 4 dabei parallel zur Mittelachse X-X des Spulenkörpers 2 angeordnet. Der Kanal 4 kann aber selbstverständlich auch schräg zur Mittelachse X-X des Spulenkörpers 2 verlaufen. Der Kanal 4 dient dazu, einen Wickeldraht 6 der Wicklung unter dem zweiten Wickelbereich 62 der Wicklung hindurch zu führen. Hierdurch kann der Wickeldraht vom ersten Wickelbereich 61 ausgehend über den Zwischenabschnitt 23 durch den Kanal 4 zur Außenseite des zweiten Wickelbereichs 62 geführt werden und der zweite Wickelbereich 62 somit wie der erste Wickelbereich 61 von außen nach innen gewickelt werden. Der Teil des Wickeldrahtes, der unter dem zweiten Wickelabschnitt 62 hindurch geführt ist, liegt außerhalb des Kanals 4 an der der Wicklung abgewandten Innenseite des Spulenkörpers 2 an.
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Radial innerhalb der Zylinderabschnitte 21, 22 des Spulenkörpers 2 ist ein weiterer Zylinderabschnitt angeordnet, der über in radialer Richtung verlaufende Stege einstückig mit den Zylinderabschnitten 21, 22 des Spulenkörpers 2 verbunden ist. In radialer Richtung zwischen den Zylinderabschnitten 21, 22 und dem weiteren Zylinderabschnitt ist ein Abstand vorgesehen. Die Zylinderabschnitte 21, 22 und der weitere Zylinderabschnitt sind beispielsweise konzentrisch angeordnet. Auf dem weiteren Zylinderabschnitt ist eine weitere Wicklung, beispielsweise eine Primärwicklung, angeordnet.
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Der Kanal 4 ist beispielsweise als Schlitz ausgeführt, der in dem Spulenkörper 2 vom Zwischenabschnitt 23 ausgehend zur axialen Außenseite des zweiten Zylinderabschnitts 22 verläuft. Der Schlitz 4 durchläuft dabei auch den zweiten inneren Wandbereich 27, wodurch dieser an einer Stelle schlitzförmig durchtrennt ist. Der Schlitz 4 reicht in radialer Richtung gesehen durch das Material des Zylinderabschnitts 22 vollständig hindurch. Der Schlitz 4 hat im Bereich des Zwischenabschnitts 23 einen in Umfangsrichtung verlaufenden Hinterschnitt, wodurch sich der Wickeldraht außerhalb des Schlitzes 4 an die dem Wickelbereich 62 abgewandte Innenwandung des Spulenkörpers 2 anlegen kann.
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Wie insbesondere aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, ist an dem Spulenkörper 2 eine Aufnahme 3 für ein Kontaktelement und ein Hochspannungsabgang 5 angeordnet. Der Hochspannungsabgang 5 ist am Spulenkörper 2 im Zwischenabschnitt 23 ausgeführt, was beispielsweise der Mitte des Spulenkörpers 2 entspricht.
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4 zeigt schematisch, wie der Wickeldraht 6 am Spulenkörper 2 geführt ist, um am Spulenkörper 2 einen ersten Wickelbereich 61 und einen zweiten Wickelbereich 62 bereitzustellen (siehe 5). Beginnend vom Kontaktteil 3 wird der Wickeldraht 6 durch eine Ausnehmung 9 auf den ersten Zylinderabschnitt 21 geführt und dort entlang einer ersten durchgehenden Zylindermantelfläche 21a bis zum ersten inneren Wandbereich 25 aufgewickelt. Am ersten inneren Wandbereich 25 ist eine radial vorstehende Nase 7 vorgesehen, wobei der Wickeldraht 6 um die Nase 7 herum geführt wird und quer zum Zwischenbereich 23 in den schlitzartigen Kanal 4 geführt wird. Hierbei liegt der Wickeldraht 6 an einer Kante 10 an, welche an der Mündung des schlitzartigen Kanals 4 zum Zwischenabschnitt 23 gebildet ist. Der Wickeldraht 6 wird dann in axialer Richtung entlang des Kanals 4 geführt und am Austritt des Kanals 4 aus dem zweiten Zylinderabschnitt 22 über eine Hinterschneidung 8 am zweiten äußeren Wandbereich 26 auf den zweiten Zylinderabschnitt 22 geführt. Die Hinterschneidung 8 kann auch ein vorstehender Pfosten oder eine vorstehende Nase sein. Am zweiten Zylinderabschnitt 22 wird dann der Wickeldraht 6 von außen, d. h., vom zweiten äußeren Wandbereich 26 zum zweiten inneren Wandbereich 27 auf einer zweiten durchgehenden Zylindermantelfläche 22a aufgewickelt, wobei der Wickeldraht 6 jeweils über den schlitzartigen Kanal 4 gewickelt wird. Wenn der zweite Zylinderabschnitt 22 vollständig gewickelt wurde, wird der Wickeldraht 6 dann vom zweiten inneren Wandbereich 27 zum Hochspannungsabgang 5 geführt und mehrfach um den Hochspannungsabgang 5 herumgewickelt, um ein Entstörelement zu bilden.
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Somit kann erfindungsgemäß eine Zündspule 1 bereitgestellt werden, bei der eine Primärwicklung am weiteren Zylinderabschnitt und eine Sekundärwicklung an den Zylinderabschnitten 21, 22 vorgesehen ist.
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Dabei sind die beiden Zylinderabschnitte 21, 22 mit Zylinderflächenmänteln 21a, 22a ausgebildet, welche besonders einfach hergestellt werden können und welche eine Wicklung der Zündspule vereinfachen. Ferner weist die erfindungsgemäße Zündspule thermomechanische Vorteile auf, da der heiße Wicklungsabgang in der Mitte der Zündspule angeordnet ist. Somit kann eine gleichmäßige Wärmeverteilung an der Zündspule erhalten werden. Weiterhin können an beiden Zylinderabschnitten 21, 22 die beiden Wicklungsbereiche 61, 62 jeweils von außen nach innen gewickelt werden. Die radial vorstehende Nase 7 ist, wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, in Umfangsrichtung versetzt zum schlitzartigen Kanal 4 angeordnet. Dabei beginnt die vorstehende Nase 7 in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart zum Kanal 4, wodurch erreicht wird, dass der Wickeldraht 6 sowohl um die Nase 7 als auch um die Kante 10 am Kanaleintritt, ausgehend vom Zwischenabschnitt 23 her, anliegt.
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Somit kann erfindungsgemäß eine Bauteileanzahl, insbesondere am heißen Ende im Bereich des Hochspannungsabgangs 5 im Vergleich mit dem Stand der Technik deutlich reduziert werden. Dabei ist sowohl die Herstellung des Spulenkörpers 2 deutlich vereinfacht als auch der Wicklungsvorgang auf den Spulenkörper 2, da die Wicklungen jeweils in einem Schritt über die durchgehenden Zylindermantelflächen 21a, 22a gewickelt werden können. Da die axialen Längen L1 und L2 des ersten und zweiten Zylinderabschnitts 21, 22 gleich sind, ergibt sich ein symmetrischer Aufbau des Spulenkörpers mit mittigem Hochspannungsabgang 5. Die erfindungsgemäße Zündspule eignet sich dabei besonders bevorzugt für Kompaktzündspulen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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