DE2842081C2 - Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

— daß das Metallgehäuse (10) außen auf dem Kunstharzkörper (45) der vergossenen Zündspule (1) befestigt und mit diesem wasserfest verbunden ist,

— daß die elektronische Schaltung eine integrierte Schaltung (11) ist, die im wesentlichen den Verstärkerteil (2) bildet, und

— daß die integrierte Schaltung (11) an der innenfläche der Außenwand des Metallgehäuses (10) angebracht und in einem zwischen Metallgehäuse (10) und gewölbter Außenfläche (42, 48) des Kunstharzkörpers (45) der Zündspule (1) gebildeten Freiraum (20) angeordnet ist

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die integrierte Schaltung (11) mit ihrer zur Außenwand des Metallgehäuses (10) gerichteten Oberfläche (Ha) mit dieser wärmeleitend verbunden ist, und

daß der Freiraum (20) einen Luftspalt bildet, der die Schaltung (11) vor der von der Zündspule abströmenden Wärmestrahlung schützt

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Erdanschluß verbunden sind:

der Anfang der Sekundärwicklung (38),
ein zwischen Primär- und Sekundärwicklung angeordnetes Abschirmpapier (37),
das Metallgehäuse (10) und
eine an den Freiraum (20) angrenzende leitende Schicht (48) außen vor dem Kunstharzkörper (45) der Zündspule (1).

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer mit Kunstharz vergossenen, einen Eisenkern mit Primär- und Sekundärwicklung versehenen Zündspule, aus einem aus dem gegossenen Kunstharz herausgeführten, mit einem Ende der Sekundärwicklung verbundenen Hochspannungsanschluß, aus einem mit der Zündspule in Verbindung stehenden Metallgehäuse und einer in dem Metallgehäuse angeordneten elektronischen Schaltung, wobei Zündspule, Metallgehäuse und elektronische Schaltung eine Baueinheit bildea

Eine derartige Zündeinrichtung betrifft die DE-OS 20 065, die zwar gegenüber der vorliegenden Erfindung keine Vorveröffentlichung darstellt, nach § 3 (2) PatG aber zum Stand der Technik gehört

Dieser, den Oberbegriff des Hauptanspruchs bildende Stand der Technik darf aber nach § 4 Satz 2 PatG bei der Beurteilung der Erfindungshöhe nicht in Betracht gezogen werden. Bei der Ausführung nach der DE-OS 27 20 065 sind keine besonderen Maßnahmen getroffen, um die Wärmeübertragung von der Zündspule auf die elektronischen Steuerelemente zu verhindern. Denn die Zündspule gibt im Betrieb eine große Menge an Wärme ab. Halbleiter und andere elektronische Bauelemente, die im Verstärkerabschnitt verwendet werden, sind hitzeempfindlich derart, daß deren Betrieb oder Wirkung bei ansteigender Umgebungstemperatur gestört bzw. zerstört wird Folglich muß, wenn der Verstärker an der Zündeinrichtung befestigt wird, eine Maßnahme getroffen werden, um eine Wärmeübertragung von der Zündspule auf den Verstärker zu verhindern. Insbesondere im Fall einer mit Kunsthaiz vergossenen Zündspule ist

2ö der Temperaturanstieg der Zündspule stark. Folglich

f wird der Verstärkerabschnitt, der an der Zündspule angebracht ist, sehr stark und nachteilig durch die Wärme der Zündspule beeinflußt

Die DE-OS 26 51 218, die gegenüber der vorliegenden Erfindung ebenfalls keine Vorveröffentlichung darstellt und für die die vorstehenden Hinweise auf die § 3 und 4 PatG in gleicher Weise zutreffen, betrifft eine Zündspule für Zündeinrichtungen von Brennkraftmaschinen, bei der zwar durch ein Kühlblech eine Abschirmung der Schalt- und Steuerelemente gegenüber dem Motor durchgeführt worden ist, gegenüber der Primärwicklung der Zündspule aber jegliche Abschirmung fehlt Auch hierbei würden Wärmeübertragungen von den Wicklungen zu den Steuerelementen erfolgen und diese nachteilig beeinflussen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, bei der ein der Zündeinrichtung zugeordneter Schaltungsabschnitt an der mit Kunstharz vergossenen Zündspule so befestigt ist, daß er vor der Wärmeausstrahlung der Zündspule weitgehend geschützt ist

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch angeführten Merkmale. Die Unteransprüche kennzeichnen zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Erfindungsgemäß wird durch das Einsetzen einer Erdelektrode zwischen dem Hochspannungsteil der Zündspule und dem elektronischen Schaltungsabschnitt der nachteilige Einfluß der Zündspule auf den Schaltungsabschnitt ohne Störung des Spannungs-Aushaltevermögens beseitigt Durch die Anordnung der Sekundärwicklung um die Primärwicklung kann der Verstärker nahe dem Hochspannungsteil der mit Kunstharz vergossenen Zündspule angebracht werden. Folglich besitzt die Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung eine sehr kleine Größe, ist hoch zuverlässig und besitzt hohes Leistungsvermögen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zei-

'60 gen

Fig. 1 eine Ansicht der Zündeinrichtung;
F i g. 2 einen Schnitt H-II gemäß F ί g. 1;
F i g. 3 einen Schnitt HI-III in F ί g. 1;
F ί g. 4 einen Schnitt IV-IV in F t g. 3;

F i g. 5 die Zündeinrichtung in Explosionsdarstellung; Fig.6 einen Schaltungsabschnitt, der bei der Zündeinrichtung verwendet ist;
F i g. 7 einen Schnitt VII-VII in F i g. 6;

Fig.8 einen Schnitt VHI-VIH in Fig.6;

Fig.9 eine Weiterbildung der Zündeinrichtung gemäß Fig. 1 im Schnitt;

Pig. 10 eine Erdelektrode, die vorzugsweise verwendet wird

Die Vorderansicht der Zündeinrichtung na,'h Fig. I zeigt einen vergossenen Zündspulenabschnitt 1 mit einem Hochspannungsanschluß 4Od, die einer ZOodkerze zugeführt wird, sowie einen Schaltungiabschnitt 2 und einen Primärspulenanschluß 40a Der Schaltungsabschnitt 2 enthält einen Leitungsdraht 18 zur Führung eines einen Zündzeitpunkt wiedergebenden Signals, Leitungsdrähte 16-4, ίβΒ zum Zuführen von Strom zur Primärwicklung und einen Leitungsdraht 16C zur Erdung.

Die Leitungsdrähte 16Λ, 16B sind mit dem Primärwicklungsanschluß 40e der Zündspule verbunden. Der vergossene Zündspulenabschnitt 1 weist weiter Stützen 3, 3' auf zur Befestigung des Zündspulenabschnittes 1 auf einem Fahrzeugkörper.

Die Einzelheiten des Inneren der Zündeinrichtung sind in den F i g. 2—4 dargestellt Ein Eisenkern 31 des Zündspulenabschnittes 1 besteht aus einem Paar L-förmiger Siliziumstahl-Planen, die in mehreren Lagen vor-

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nungsanschluß 40d über eine Hochspannungsleitung 40c verbunden. Diese Teile sind einstückig vergossen mittels eines Kunstharzes wie Polybutylenterephthalat mit 10 bis 20% Glasfaset. Ein Befestigungsabschnitt 45 einscnließlich eines Außenrahmens 45a und eines Vor-Sprungs 45h, eines Verstärkerabschnittes 2, wird geformt, wenn der Zündspulenabschnitt 1 einstöckig mit Kunstharz gegossen wird Eine Nut 45c, die sich längs der Innenseite des Vorsprungs 45ö erstreckt, ist am

ίο Oberende des Außenrahmens 45;? ausgebildet Der Vorsprung 456 hat eine Gewindebohrung 45d Der Verstärkerabschnitt 2 enthält eine elektronische Schaltung 11, die nach Art einer integrierten Schaltung hergestellt ist und in einem Gehäuse 10 aus Leiterwerkstoff wie Aluminium untergebracht ist

F i g. 5 zeigt die einzelnen Teile in Explosiorsdarstellung.

F i g. 6 zeigt in Aufsicht das Gehäuse 10, wobei dessen Schnitte in F ig. 7 und 8 dargestellt sind Die integrierte Schaltung 11 ist so ausgebildet, daß sie an einer Wärmesenke 11a durch einen Weichkleber auf Silbdumbasis anhaftet Die Wärmesenke 11a ist an dem vom Außenrahmen iod des Gehäuses 10 umschlossenen Boden

g , durch Plattenfedern 12, Schrauben 13 und Silizium-Bin-

gesehen und miteinander mittels Tragplatten aus nicht- 25 demittel mit guter Wärmeleitfähigkeit befestigt Die Einmagnetischem Werkstoff, wie rostfreiem Stahl, so ge- gangs- und Ausgangsanschlüsse des IC-Chips sind mit

EikM Anschlüssen 19 verbunden, die mit der integrierten

Schaltung (IQ einstückig sind Die Erde bzw. Masse der integrierten Schaltung 11 ist mit dem Anschluß 19 und der Wärmesenke ila verlötet Das Gehäuse 10 ist mit der Wärmesenke 11a durch die Plattenfedern 12 und die Schrauben 13 elektrisch verbunden und auf Erd- bzw. Massepotential gehalten. Wenn auch nicht dargestellt, enthält die integrierte Schaltung 11 Bauelemente mit großen Kollektorverlusten, wie Ausgangstransistoren.

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koppelt sind daß ein geschlossener Eisenkern-Magnetkreis über Spalte 32 von jeweils etwa 0,5 mm zum Begrenzen eines Magnetflusses gebildet wird Sie sind mittels Nieten in einer einheitlichen Form befestigt

Um einen Spulenkörper 35 ist eine Primärspule 36, ein Abschirmpapier 37 aus aluminiumbeschichtetem Kraftpapier oder Hartpapier und eine Sekundärwicklung 38 in dieser Folge von der Spulenkörper-Außen- fläche gewickelt Sie sind in einem Gehäuse 39 aus ff i h d Gi

einem Isolierstoff, wie Kunstharz oder Gummi, untergebracht Beide Enden der Primärwicklung 36 sind mit Ein Vorsprung 106, der sich durch eine Bohrung 10a,

dem Primärwicklungsanschluß 4Oe verbunden. Das 10c erstreckt, ist am Oberende des Außenrahmens 10t/ Ende am Wicklungsbeginn der Sekundärwicklung 38 ist des Gehäuses 10 ausgebildet Eine Durchführung 14 aus mit einem Erd-Leitungsdraht 46 verbunden, der mit to nachgiebigem Werkstoff wie Gummi ist in einem Ausdem Abschirmpapier 37 mit einem leitfähigen Bindemit- schnitt des Vorsprungs 106 eingesetzt Die Durchfühtel oder Kleber verbunden ist Das andere Ende der Se- h
kundärwicklung 38 ist mit einem Hochspannungsübertragungs-Anschluß 40a verbunden.

Der Erd-Leitungsdraht 46 ist am anderen Ende am 45
Erdanschluß 40/ angelötet Der Primärwicklungsanschluß 4Oe und der Erdanschluß 40/sind unter Druck
an einem Anschlußträger 41 befestigt, der an der Wand
an der Mitte des Gehäuses 39 angebracht ist p

Der Hochspanniingsübertragungs-Anschluß 4Od ist so mittels einer Schraube verbunden. Der abgeschirmte mit einer Hochspannungsnadel 49h, die wie ein Nagel Leitungsdraht 18 ist mit dem anderen Ende der (nicht ausgebildet ist, der unter Druck am Gehäuse 39 befestigt dargestellten) das Zündsignal erzeugenden Einheit verist, verbunden. bunden.

Nach einem derartigen Zusammenbau wird Kunst- Ein Teil der Durchführung 14 ist in einen Abschnitt

harz oder Epoxyharz 42 unter Vakuum oder Saugdruck 55 eingesetzt, durch den die Leitungsdrähte 16/1 bis 16C in das Gehäuse 39 eingespritzt, wodurch die Primär-und aus dem Gehäuse 10 herausgeführt aind Eine Durchfüh-

rung 15 aus Isolierstoff ist in einen Abschnitt eingesetzt, durch den der Leitungsdraht 18 herausgeführt wird

Der Verstärkerabschnitt 2 ist am Befestifjungsabschnitt 45 des Zündspulenabschnittes 1 in folgender Weise befestigt: Der am Außenrahmen 10t/ des Gehäu-

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rung 14 ist mit einem Vorsprung 146 der gleichen Form wie der Vorsprung 106 des Gehäuses 10 versehen. Am Anschluß 19 der integrierten Schaltung Il sind die Enden von Leitungsdrähten 16, 16' und 18 angelötet Das andere Ende des Leitungsdrahtes 16 ist am Primär-Wicklungsanschluß 4Oe der Zündspule mittels einer Schraube befestigt Das andere Ende des Leitungsdrahtes 16' ist mit der Stütze 3 des Zündspulenabschnittes 1

Sekundärwicklungen 36, 38 isoliert werden und der Anschlußträger 41, der Primärwicklungsanschluß 4Oe, der Erdanschluß 40/durch das Epoxyharz 42 fest oder dauerhaft fixiert werden.

Nach Einspritzen des Epoxyharzes 42 wird der Eisenkern 31 in die Mittelöffnung des Gehäuses 39 eingesetzt und wie erwähnt unter Verwendung von Versteiftingsplatten 33 und Nieten 34 zusammengebaut Der Erdanschluß 40/dient zur Erdung des Eisenkerns 31, er ist mit einer Schraube 43 befestigt, die in einer Bohrung 31a des Eisenkerns 31 sitzt

Die Hochspannungsnadel 406 ist mit dem Hochspanses 10 vorgesehene Vorsprung Vbb ist in der Nut 45ς die am Außenrahmen 45a des Befestigungsabschnittes 45 vorgesehen ist, eingesetzt, wobei der Vorsprung 45Z» in die Bohrung 10a eingesetzt ist Dann werden diese durch Schneidschrauben 5 von der Außenseite des Gehäuses 10 befestigt
Wenn der Verstärkerabschnitt 2 am Zündspulenab-

schnitt 1 befestigt ist, wird eine leitfähige Schicht 48 über dem Zündspulenabschnitt 1 aufgebracht, die in Berührung mit dem Gehäuse 10 ist, weshalb die Leiterschicht 48 Erd- bzw. Massepotential besitzt.

Ein aus einem Werkstoff guter Wärmeleitfähigkeit wie Aluminium hergestelltes Typenschild 4 ist an der Außenseite des Gehäuses 10, die Köpfe der Schneidschrauben 5 überdeckend, aufgesteckt oder angeklebt Die Stützen 3 und 3' sind am Kunstharz 44 des Zündspulenabschnittes 1 so befestigt, daß Unterlagsscheiben 9 in die jeweiligen Enden einer Durchgangsöffnung la eingesetzt sind, und die Stützen 3,3' werden mit den jeweiligen Enden der Durchgangsöffnung ia mittels Schrauben 6, einer Feder-Scheibe bzw. einem Sprengring 7 und einer Schraubenmutter 8 fest verschraubt Die Stützen 3, 3' sind elektrisch über die Unterlagsscheibe 9 mit den Versteifungsplatten 33, dem Eisenkern 31 und dem Erdanschluß 40/Verbunden und besitzen so Erd- bzw. Massepotential.

Die integrierte Schaltung 11 ist in dem Raum angeordnet, der durch das Gehäuse 10 mit guter Wärmeleitfähigkeit und den Außenrahmen 45a des Befestigungsabschnittes 45 im Verstärkerabschnitt 2 umschlossen ist Bei einem derartigen Aufbau wird, wenn die Zündeinrichtung feucht wird, die integrierte Schaltung 11 vor Wasser geschützt Folglich wird ein guter Wasserschutz für die Zündeinrichtung erreicht Zusätzlich verhindert der Raum zwischen der gegossenen Außenfläche des Ziindspulenabschnittes 1 und der integrierten Schaltung 11 am Befestigungsabschnitt 45 eine Wärmeübertragung der von der Zündspule 1 austretenden Wärme zur integrierten Schaltung 11. Weiter ist die integrierte Schaltung 11 an dem Gehäuse mit guier Wärmeleitfähigkeit über die Wärmesenke 11a derart befestigt, daß die von der integrierten Schaltung 11 abgegebene Wärme wirksam durch das Gehäuse 10 nach außen abgestrahlt wird. Dadurch wird ein Temperaturanstieg des Verstärkers 2 stark verringert

Die anhand des erläuterten Ausführungsbeispiels beschriebene Erfindung ist in ähnlicher Weise auch auf miniaturisierte Verstärker, die diskrete Bauelemente für die elektronische Schaltung verwenden, zusätzlich zur integrierten Schaltung beim erläuterten Ausführungsbeispiei anwendbar.

Der Wasserschutz bzw. die Wasserdichtheit des Verstärkers wird weiter verbessert, wenn der Befestigungsteil zwischem dem Vorsprung iOb, der am Außenrahmen 10d des Gehäuses 10 ausgebildet ist, und der Nut 45a o'e im Außenrahmen 45a des Befestigungsabschnittes 45 ausgebildet ist, zusätzlich mit einem Bindemittel oder einem Dichtmitie! gefüllt wird. Insbesondere bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet die Anordnung zum Befestigen des Schaltungsabschnitts 2 an dem Zündspulenabschnitt 1 durch den Vorsprung 45b, die Bohrung 10a, die Nut 45c und den Vorsprung iOb mittels der Schraube 5, verhindert ein Eindringen von Wasser durch den Schraubenteil, wodurch weiter die Wasserdichtheit verbessert wird.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in F i g. 9 dargestellt ist, ist eine Mutter 45e in der Vertiefung 456 eingebettet Diese Ausführung empfiehlt sich, wenn das Kunstharz relativ weich ist, weil sich dann eine unzureichende Festigkeit ergeben würde.

Bei einer derart ausgebildeten Zündeinrichtung sind, wenn die Erdelektrode 48 nicht verwendet wird, die elektronische Schaltung und der Hochspannungsteil einander gegenüberliegend angeordnet Der elektronische Schaltungsabschnitt enthält scharfe Kanten, wie die Enden der Anschlüsse 19 des Leitungsdrahtes 16 zur Verbindung des elektronischen Schaltungsabschnittes mit der Außenumgebung und die Spitzen oder Enden der Leitungsdrähte der integrierten Schaltung. Ein elektrisches Feld erfährt bekanntlich eine Konzentration an den Spitzen oder Enden, weshalb dort eine Koronaentladung stattfindet Weiter kann dort ein Stromstoß eintreten. Wenn die scharfen Endabschnitte,

ίο die mit dem elektronischen Schaltungsabschnitt verbunden sind, nicht ausreichend von dem Hochspannungsteil der Sekundärwicklung 38 entfernt sind, tritt •eine Koronaentladung vom Hochspannungsteil der Sekundärwicklung 38 zum elektronischen Schaltungsabschnitt auf, oder es tritt, wenn ein Funken an der Zündkerze überspringt, ein starker Stromstoß in den elektronischen Schaltungsabschnitt ein. Das kann zur Folge haben, daß der ZündspuJenabschnht 1 dielektrisch durchschlägt, oder daß die integrierte Schaltung oder HaItleiterelemente durchschlagen, wodurch die Einrichtung fehlerhaft arbeiten würde.

Wenn ein Haltleiterabschnitt kleiner Größe an der mit Kunstharz vergossenen Zündspule angebracht ist, und wenn der Schaltungsabschnitt nahe dem Hochspannungsteil der Zündspule angeordnet ist, muß vermieden werden, daß Koronaentladung stattfindet und daß ein Stromstoß infolge der Funkentladung in den Schaltungsabschnitt stattfindet
Die Anordnung der Erdelektrode 48 verhindert das Auftreten einer Koronaentladung von der Hochspannungsseite des Zündspulenabschnittes. Das Anordnen der Sekundärwicklung um die Primärwicklung verhindert, daß ein Stromstoß in den Schaltungsabschnitt hineinfließen kann, wenn die Funkentladung auftritt Wegen dieser Anordnung kann ein Schaltungsabschniit kleiner Größe an der Zündspuleneinrichtung aus Kunstharz befestigt werden. Die so hergestellte Zündeinrichtung ist sehr zuverlässig.
Wie in F i g. 5 dargestellt, dient die Leiterschicht 48, die über dem Zündspulenabschnitt 1 aufgebracht ist als Erdelektrode, die zwischen der integrierten Schaltung 11 oder dem Anschluß 19 und dem Hochspannungsteil der Sekundärwicklung 38 angeordnet ist

Die integrierte Schaltung 1«ist gegenüber dem Hochspannungsteil der Sekundärwicklung 38 abgeschirmt Die integrierte Schaltung 11 ist folglich sehr wenig von der Sekundärwicklung 38 beeinflußt, selbst wenn die integrierte Schaltung 11 nahe dem Hochspannungsteil angeordnet ist Weiter ist der mit der Leiterschicht 48 versehene Teil flach ausgebildet, weshalb das elektrische Feld zwischen dem Hochspannungsteil der Sekundärwicklung 38 und der Leiterschicht 48 gleichförmig ist im Vergleich zu dem zwischen dem Hochspannungsteil und der Sekundärwicklung 38 und der integrierten Schaltung H oder dem Anschluß 19. Folglich wird der maximale Spannungswert erheblich verringert, wodurch die Koronaentladung weitgehend verhindert wird, wobei eine erhebliche Verbesserung des Spannungs-Aushaltevermögens des Zündspulenabschnittes

1 erreicht wird, obwohl die Erdelektrode 48 nahe der integrierten Schaltung 11 oder dem Anschluß 19 angeordnet ist

In F i g. 10 ist eine Elektrode 49 dargestellt, die so geformt ist, daß der Teil der Elektrode, der dem Hochspannungsteil der Sekundärwicklung 38 gegenüberliegt, sanft gekrümmt ist, um so spitzenförmige Abschnitte zu vermeiden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer mit Kunstharz vergossenen, einen Eisenkern mit Primär- und Sekundärwicklung versehenen Zündspule, aus einem aus dem gegossenen Kunstharz herausgeführten, mit einem Ende der Sekundärwicklung verbundenen Hochspannungsanschluß,

aus einem mit der Zündspule in Verbindung stehenden Metallgehäuse und einer in dem Metallgehäuse angeordneten elektronischen Schaltung, wobei Zündspule, Metallgehäuse und elektronische Schaltung eine Baueinheit bilden, dadurch gekennzeichnet,