DE102014113078B4

DE102014113078B4 - Zündspule und Verfahren zur Herstellung einer Zündspule

Info

Publication number: DE102014113078B4
Application number: DE102014113078.2A
Authority: DE
Inventors: Siegmund Oberer; Philipp Urban
Original assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: DE102014113078A1

Abstract

Zündspule für einen Verbrennungsmotor, miteinem Gehäuse (1), das mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse ausgegossen ist,einem Transformator (8), der in dem Gehäuse (1) angeordnet sind, und einem Anschlussstecker (2), der einen Wandabschnitt (7) des Gehäuses (1) bildet,wobei der Anschlussstecker (2) eine Leiterplatte (3) mit einer elektrischen Schaltung trägt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steckergehäuse mit einem Wandabschnitt (7) durch Umspritzen der Leiterplatte (3) hergestellt ist.

Description

Die Erfindung geht von einer Zündspule mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aus, wie sie aus der DE 10 2010 017 902 B4 sowie der DE 10 2013 107 563 A1 bekannt ist.
Derartige Zündspulen weisen einen Transformator auf, der in einem Gehäuse angeordnet ist, das mit elektrisch isolierender Vergussmasse ausgegossen ist. Zur Steuerung enthalten solche Zündspulen eine Leiterplatte mit einer elektrischen Schaltung, die im Betrieb erheblichen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt ist. Diese Belastungen führen häufig zu Schäden an der Schaltung und einem vorzeitigen Ausfall der Zündspule.
Aus der DE 601 06 317 T2 sind Zündspulen bekannt, bei denen durch Umspritzen eines aus Blech ausgestanzten Leiterrahmens ein Steckergehäuse zum Anschließen an eine Spannungsversorgung gebildet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen wie die Gefahr einer Schädigung der Schaltung einer Zündspule reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Zündspule mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass Temperaturschwankungen wegen thermischer Ausdehnung der Vergussmasse zu hohen mechanischen Belastungen von Schaltungselementen und Kontaktstellen führen. Die Schaltung einer erfindungsgemäßen Zündspule ist vor diesen Belastungen dadurch geschützt, dass die Schaltung durch Umspritzen in eine Gehäusewand eingebettet ist. Eine erfindungsgemäße Zündspule hat einen Anschlussstecker, der einen Wandabschnitt des Gehäuses bildet und eine Leiterplatte mit der Schaltung trägt. Die Leiterplatte mit der Schaltung wird in diesen Wandabschnitt eingebettet, indem der Wandabschnitt durch Umspritzen der Leiterplatte hergestellt wird.
Im Gegensatz zu der aus DE 10 2010 017 902 B4 bekannten Zündspule wird die Leiterplatte nicht an einem fertigen Anschlussstecker montiert, sondern die Leiterplatte beim Herstellen des Steckergehäuses mit Kunststoff umspritzt. Dabei kann die Leiterplatte allseitig vollständig mit Kunststoff überzogen werden. In vielen Fällen genügt es aber, wenn die Leiterplatte nicht allseitig vollständig mit Kunststoff überzogen wird, sondern nur teilweise umspritzt wird. Es sind nämlich nicht alle Bereiche der Leiterplatte in gleichem Maße anfällig für Schäden durch mechanische Belastungen. Besonders kritisch sind beispielsweise Halbleiterbauelemente und andere Schaltungselemente, mit denen die Leiterplatte bestückt ist, und deren Kontakte. Häufig genügt es, nur solche kritischen Bereiche der Leiterplatte beim Umspritzen mit Kunststoff zu bedecken. Bevorzugt hat die Vergussmasse keinen Kontakt mit Schaltungselementen auf der Leiterplatte.
Das Herstellen des Steckergehäuses kann in einem einzigen Schritt erfolgen, in welchem die Leiterplatte mit Kunststoff umspritzt wird, oder in mehreren Schritten, beispielsweise indem zunächst die Leiterplatte mit einem ersten Kunststoff umspritzt wird und anschließend die bereits umspritzte Leiterplatte mit einem zweiten, bevorzugt anderen, Kunststoff umspritzt wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht dabei vor, dass der erste Kunststoff weicher ist als der zweite Kunststoff. Auf diese Weise kann die Schaltung noch besser vor mechanischen Belastungen geschützt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des ersten Kunststoffs zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des zweiten Kunststoffs und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Leiterplatte liegt. Die Auswirkungen von temperaturbedingten Ausdehnungen können so abgemildert werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Leiterplatte einen oder mehrere Kühlkörper trägt, die in eine Wand, insbesondere eine Außenwand, des Steckers eingebettet sind. Auf diese Weise lässt sich die Temperaturbelastung der Schaltung reduzieren. Diese Kühlkörper können durch die Außenwand hindurch ragen oder vollständig von Kunststoff bedeckt sein.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Randabschnitt der Leiterplatte beidseitig (d.h. auf Vorder- und Rückseite) mit Kunststoff des Steckergehäuses bedeckt ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine Zündspule mit offenem Gehäuse ohne Vergussmasse;
2 den Stecker der in 1 gezeigten Zündspule; und
3 eine Schnittansicht des Steckers von 2.

Die in 1 gezeigt Zündspule 1 hat ein Gehäuse 1, das einen Anschlussstecker 2 trägt. In dem Gehäuse 1 ist ein Transformator 8 angeordnet, der von einer Schaltung gesteuert wird, die auf einer Leiterplatte 3 (siehe 3) angeordnet ist. Die Leiterplatte 3 ist in einen Wandabschnitt 7 des Gehäuses 1 eingebettet, der von dem Anschlussstecker 2 gebildet wird. Der Anschlussstecker 2 ist durch eine Nut- und Federverbindung an einem Gehäusehauptteil befestigt. Das Gehäusehauptteil weist hierfür zwei gegenüberliegende Nuten auf, in die der von dem Anschlussstecker 2 gebildete Wandaschnitt 7 eingeschoben ist. In der Leiterplatte 3 stecken gebogene Kontaktgabeln 4, die jeweils einen Leiter im Inneren des Gehäuses 1 klemmen. Nach dem Anbringen des Anschlusssteckers wird der Innenraum des Gehäuses 1 mit Vergussmasse aufgefüllt.
Die Leiterplatte 3 wird bei der Herstellung des Anschlusssteckers 2 in den Wandabschnitt 7 eingebettet, indem der Wandabschnitt 7 durch Umspritzen der Leiterplatte 3 hergestellt wird. Zu Herstellung des Anschlusssteckers 2 werden dessen Kontaktstifte 5 sowie die Kontaktgabeln 4 an die Schaltung, welche die Leiterplatte 3 trägt, angeschlossen, beispielsweise durch Einpressen oder Löten. Danach wird das Steckergehäuse hergestellt, indem die Leiterplatte 3 mit Kunststoff umspritzt wird. Dabei kann die Leiterplatte 3 vollständig mit Kunststoff umhüllt werden. Um die Schaltung vor Beschädigung zu schützen, ist dies aber nicht zwingend erforderlich. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bleibt eine von den Kontaktstiften 5 des Anschlusssteckers 2 abgewandte Rückseite der Leiterplatte 3 weitgehend frei. Der freibleibende Bereich der Rückseite der Leiterplatte 3 trägt keine empfindlichen Schaltungselemente 6 und braucht deshalb auch nicht vor Kontakt mit Vergussmasse, mit der das Gehäuse 1 nach dem Anbringen des Anschlusssteckers 2 vergossen wird, geschützt werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bedeckt das Material des Steckergehäuses deshalb die Rückseite der Leiterplatte 3 nur in einem umlaufenden Randbereich.
Die Leiterplatte 3 kann Kühlkörper tragen. Diese Kühlkörper können aus dem Steckergehäuse herausragen oder vollständig von dem Material des Steckgehäuses bedeckt sein.
Das Umspritzen der Leiterplatte 3 kann in einem oder mehreren Schritten erfolgen. Wenn das Umspritzen in mehreren Schritten erfolgt, können dabei verschiedene Kunststoffe verwendet werden. Beispielsweise kann die Leiterplatte zunächst mit einem ersten Kunststoff und danach mit einem zweiten, anderen Kunststoff umspritzt werden. Der erste Kunststoff kann beispielsweise weicher sein als der zweite Kunststoff und/oder einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben, der zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des zweiten Kunststoffs und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Leiterplatte 3 liegt.
Zur Herstellung des Anschlussteckers 2 ist es auch möglich, zunächst die Kontaktstifte 5 zu umspritzen, diese dann an die Leiterplatte 3 anzuschließen und erst danach die Leiterplatte 3 zu umspritzen.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Stecker
3: Leiterplatte
4: Kontaktgabel
5: Kontaktstift
6: Schaltungselement
7: Wandabschnitt
8: Transformator

Claims

Zündspule für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse (1), das mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse ausgegossen ist, einem Transformator (8), der in dem Gehäuse (1) angeordnet sind, und einem Anschlussstecker (2), der einen Wandabschnitt (7) des Gehäuses (1) bildet, wobei der Anschlussstecker (2) eine Leiterplatte (3) mit einer elektrischen Schaltung trägt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steckergehäuse mit einem Wandabschnitt (7) durch Umspritzen der Leiterplatte (3) hergestellt ist.
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (3) Kühlkörper trägt, die in den Wandabschnitt (7) eingebettet sind.
Zündspule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Anschlussstecker (2) gebildete Wandabschnitt über eine Nut und Federverbindung mit einem angrenzenden Wandabschnitt des Gehäuses (1) verbunden ist.
Zündspule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leiterplatte (3) Kontaktgabeln (4) stecken, die jeweils einen Leiter im Inneren des Gehäuses (1) klemmen.
Zündspule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Randabschnitt der Leiterplatte (3) beidseitig mit Kunststoff des Steckergehäuses bedeckt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Zündspule für ein Verbrennungsmotor, wobei ein Transformator (8) in einem Gehäusehauptteil angeordnet wird, eine Leiterplatte (3), die eine Schaltung trägt, an Kontaktstifte (5) angeschlossen wird, ein Steckergehäuse durch Umspritzen der Leiterplatte (3) hergestellt wird, das Steckergehäuse an dem Gehäusehauptteil befestigt wird, und das so gebildete Gehäuse (1) mit Vergussmasse ausgegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse einen Wandabschnitt (7) des Gehäuses (1) bildet und an dem Gehäusehauptteil befestigt wird, indem der Wandabschnitt (7) in eine Nut des Gehäusehauptteils gesteckt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (3) zunächst mit einem ersten Kunststoff und danach mit einem zweiten Kunststoff umspritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststoff weicher als der zweite Kunststoff ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des ersten Kunststoffs zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des zweiten Kunststoffs und den Material der Leiterplatte (3) liegt.