Titel

Verfahren zum Herstellen einer Spule, insbesondere einer Zündspule für ein Kraftfahrzeug

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Spule, insbesondere einer Zündspule für ein Kraftfahrzeug. Aus dem DE 200 12 401 Ul ist eine Spule bekannt, welche ein längliches Spulengehäuse aufweist. In das Spulengehäuse sind mehrere, vorab montierte Baugruppen bzw. Bauteile eingesetzt. Zu diesen Bauteilen gehört u.a. ein stabförmiger Magnetkern, der konzentrisch von einem Sekundärspulenkörper mit einer Sekundärwicklung sowie von einem Primärspulenkörper mit einer Primärwicklung umgeben ist. Nach der Montage bzw. dem Einsetzen der Bauteile und Baugruppen in das Spulengehäuse wird das Spulengehäuse mit einem Isolierharz befüllt. Eine derartige Zündspule ist in den Zylinderkopf des Motors in eine entsprechende Aufnahmebohrung eingesetzt und mit der Zündkerze des Verbrennungsmotors kontaktiert. Da der Bauraum im Zylinderkopf des Verbrennungsmotors begrenzt ist, ist auch die Aufnahmebohrung für die Zündspule im Durchmesser limitiert. Dem widerspricht die Forderung, eine möglichst hohe Zündenergie für die Zündkerze bereitzustellen, da dies bezüglich des Bauraums eine auch im Durchmesser möglichst große Zündspule erfordern würde.

Aus der DE 102 47 411 Al ist weiterhin eine hinsichtlich ihres Bauraums optimierte Primärdrahtwicklung für eine Stabzündspule bekannt. Dabei wird der Primärdraht für eine Primärwicklung in einem ersten Arbeitsschritt auf einen Dorn gewickelt, welcher gleichzeitig als Innenteil für ein Spritzwerkzeug dient. Die Primärwicklung samt Dorn wird anschließend mit einem Kunststoff umspritzt, wobei der Kunststoff gleichzeitig das äußere Gehäuse der Stabzündspule ausbildet. Bei der bekannten Primärwicklung ist somit in Bezug auf ihre radiale Ausdehnung eine sehr günstige Ausbildung möglich, da auf einen separaten, den Durchmesser

der Stabzündspule vergrößernden Primärspulenkörper sowie auf ein zusätzliches äußeres Gehäuse verzichtet wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Spule, insbesondere einer Zündspule für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es bei Reduzierung des Bauraums durch den Verzicht auf einen separaten Primärspulenkörper eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Um eine möglichst einfache Kontaktierung der Enden der Primärwicklung mit den die Primärwicklung in der Spule kontaktierenden Bauteilen zu ermöglichen, ist es in einer erfindungsgemäßen Weiterbildung vorgesehen einen Anschlussring vorzusehen, welcher vorab mit den Enden der Primärwicklung verbunden wird und zusammen mit dem Wickeldorn in das Gehäuse der Spule eingeführt wird.

Um eine bessere elektrische Isolierung zwischen der Sekundärwicklung und der Primärwicklung zu ermöglichen, ist es weiterhin vorteilhaft, zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung eine Zwischenschicht vorzusehen, welche bereits vor dem Aufwickeln der Primärwicklung auf dem Wickeldorn auf den Wickeldorn aufgebracht wird.

Besonders gute Isolationseigenschaften erreicht man ferner, wenn das Gehäuse bzw. die Zwischenräume im Gehäuse nach der Montage der einzelnen Bauteile mit einem Isolierharz befüllt werden.

Um ein besonders gutes überführen bzw. Abstreifen der Primärwicklung im Gehäuse der Spule zu ermöglichen, ist es in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, ein zusätzliches Abstreifelement vorzusehen, das die Primärwicklung hält bzw. fixiert, wenn der Wickeldorn aus dem Gehäuse der Spule herausgezogen wird.

Anstelle eines Abstreifelements ist es auch denkbar, den Wickeldorn mit einem variablen Durchmesser vorzusehen, derart, dass zum Herausziehen des Wickeldorns der Durchmesser des Wickeldorns verkleinert wird, so dass die Haftung bzw. Bindung zwischen dem Wickeldorn und der Primärwicklung beim Herausziehen des Wickeldorns aus dem Gehäuse aufgehoben wird.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Zündspule in einem vereinfachten Längsschnitt,

Figur 2 einen Längsschnitt durch einen ersten Wickeldorn mit auf dem Wickeldorn aufgewickelter Primärwicklung und

Figuren 3 und 4 Querschnitte durch einen zweiten Wickeldorn während verschiedener Arbeits- Stellungen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in der Figur 1 dargestellte Stabspule 10 dient insbesondere als Zündspule in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, und ist zur Direktkontaktierung mit einer nicht dargestellten Zündkerze vorgesehen, die ihrerseits zusammen mit der Stabspule 10 in einem Schacht im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingesetzt ist. Die Stabspule 10 enthält in koaxialer Anordnung zu einer Längsachse 12 in einem Gehäuse 13 aus Kunststoff in zentraler Lage einen langgezogenen zylindrischen Kern 14, der auch als I-Kern bezeichnet wird. Der Kern 14 besteht aus geschichtetem magnetisierbarem Material und ist Teil eines offenen Magnetkreises.

Konzentrisch um den Kern 14 ist ein Sekundärspulenkörper 18 mit einer Hochspannung führenden Sekundärwicklung 19 angeordnet. Die Sekundärwicklung 19 ist von einer Primär- wicklung 20 umgeben. Die Primärwicklung 20 ist mit geringem Radialabstand umgeben von einem zylindrischen Abschnitt 22 des Gehäuses 13, der eine den Wicklungen 19, 20 angepasste Längserstreckung aufweist. Der Abschnitt 22 des Gehäuses 13 wiederum ist ohne radiales Spiel umhüllt von einem längsgeschlitzten hülsenförmigen Rückschlussblech 23, das in diesem Bereich der Stabspule 10 deren Außenhülle bildet. Das Rückschlussblech 23 dient als

Rückschlusselement des Magnetkreises der Stabspule 10 der Führung des Magnetfeldes und wird auch als äußerer Kern bezeichnet.

An den zentralen Abschnitt 23 des Gehäuses 13 schließt sich einerseits ein erster Endabschnitt 24 des Gehäuses 13, und andererseits ein zweiter Endabschnitt 26 des Gehäuses 13 an. Im ersten Endabschnitt 24 sind metallische Anschlussstecker 27 angeordnet, über die die Primärwicklung 20 der Stabspule 10 mit Niederspannung versorgt wird. Der zweite Endabschnitt 26 enthält eine mit der Sekundärwicklung 19 verbundene metallische Anschlusshülse 28, über die die Hochspannung der Stabspule 10 an die (nicht dargestellte) Zündkerze abgeleitet wird.

Die radial zumindest nahe der Innenwand des Gehäuses 13 angeordnete Primärwicklung 20 ist in axialer Richtung auf der dem zweiten Endabschnitt 26 zugewandten Seite von einem vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Ring 29 begrenzt. Auf der dem ersten Endabschnitt 24 zugewandten Seite ist ein Anschlussring 30 vorgesehen, der einerseits mit der

Primärwicklung 20, und andererseits über einen Anschlussdraht 32 mit den Anschlusssteckern 27 verbunden ist. In dem Anschlussring 30 kann ggf. eine Kontur zu Führung der Primärwicklung 20 eingearbeitet sein.

Der Innenraum des Gehäuses 13 ist vorzugsweise mit einem Isolierharz 33 befüllt, das insbesondere auch den radialen Spalt zwischen der Primärwicklung 20 und der ihr gegenüber liegenden Sekundärwicklung 19 ausfüllt.

Zur Montage der Stabspule 10 ist es erforderlich, zunächst die Primärwicklung 20 innerhalb des Gehäuses 13 anzuordnen, bevor dieses mit den anderen Bauteilen, wie beispielsweise der

Sekundärwicklung 19 oder dem Kern 14 bestückt wird. Hierzu findet entsprechend der Figur 2 ein Wickeldorn 35 Verwendung. Der Wickeldorn 35 weist zumindest in dem für die Primärwicklung 20 vorgesehenen Bereich eine zylindrische oder vorzugsweise leicht konische Form auf. Die Länge des Wickeldorns 35 ist so bemessen, dass zumindest die Primärwicklung 20 sowie der Ring 29 und der Anschlussring 30 auf ihm Platz finden. Dabei sollte der

Innendurchmesser des Rings 29 und des Anschlussrings 30 so auf den Außendurchmesser des Wickeldorns 35 abgestimmt sein, dass ein leichtes Abstreifen des Rings 29 und des Anschlussrings 30 in axialer Richung des Wickeldorns 35 möglich ist. Vorzugsweise werden zunächst der Ring 29 und der Anschlussring 30 in entsprechendem Abstand zueinander auf dem Wickeldorn 35 positioniert, worauf anschließend der Draht der Primärwicklung 30 in

wenigstens einer Lage zwischen dem Ring 29 und dem Anschlussring 30 auf den Wickeldorn 35 aufgewickelt wird. Dies erfolgt entweder dadurch, dass der Wickeldorn 35 relativ zu einer (nicht dargestellten) Drahtabgabeeinrichtung dreh- und in axialer Richtung verschiebbar ist, oder aber bevorzugt dadurch, dass sich bei ortsfestem Wickeldorn 35 die Drahtabgabeeinrichtung um den Wickeldorn 35 dreht und dabei gleichzeitig in axialer Richtung des Wickeldorns 35 bewegt.

Nachdem die Primärwicklung 20 auf den Wickeldorn 35 aufgewickelt ist, werden die Drahtenden 36, 37 der Primärwicklung 20 mit dem Anschlussring 30 elektrisch kontaktiert, beispielsweise verschweißt. Um eine gewisse Bindung bzw. Haftung zwischen den einzelnen Lagen der Primärwicklung 20 zu ermöglichen, kann der Draht der Primärwicklung 20 als sogenannter Backlackdraht ausgebildet sein. Die Backlackschicht der Primärwicklung 20 wird durch eine entsprechende Wärmebehandlung aktiviert, so dass danach die Primärwicklung 20 als kompakte, feste Einheit bildet ist.

Anschließend wird der Wickeldorn 35 zusammen mit der Primärwicklung 20 in das Gehäuse 13 eingeschoben, bis sich die Primärwicklung 20 an der vorgesehenen Position im Gehäuse 13 befindet (Figur T). Zum Abstreifen der Primärwicklung 20 in das Gehäuse 13 wirkt der Wickeldorn 35 bzw. der Ring 29 anschließend mit einem im Ausführungsbeispiel rohrförmigen Abstreifelement 38 zusammen, welches beim Herausziehen des Wickeldorns 35 aus dem

Gehäuse 13 ortsfest in Kontakt mit dem Ring 29 verbleibt, während der Wickeldorn 35 relativ dazu in Längsrichtung des Gehäuses 13 bewegbar ist. Vorteilhafterweise ist der Wickeldorn 35 zur Erleichterung des Abstreifvorgangs der Primärwicklung 20 von dem Wickeldorn 35 leicht konisch ausgebildet, derart, dass sich der Durchmesser des Wickeldorns 35 in Richtung des Anschlussrings 30 betrachtet verringert.

Nachdem der Wickeldorn 35 aus dem Gehäuse 13 entfernt ist, können weitere Bauteile der Stabspule 10 in das Gehäuse 13 eingesetzt, sowie die Anschlussdrähte 32 mit dem Anschlussring 30 verbunden werden. Zum Schluss findet ggf. ein Ausgießen des Innenraums des Gehäuses 13 mit dem Isolierharz 33 statt.

Um die elektrischen Isolationseigenschaften zwischen der Primärwicklung 20 und der Sekundärwicklung 19 zu verbessern bzw. das Abstreifen der Primärwicklung 20 von dem Wickeldorn 35 zu erleichtern, kann es vorgesehen sein, eine zusätzliche Zwischenschicht 40 vorzusehen (Figur 1). Die Zwischenschicht 40 besteht beispielsweise aus einer eventuell

beschichteten Papier- oder Kunststoffolienschicht, die ggf. perforiert sein kann. Die Zwischenschicht 40 wird hierbei vor dem Aufwickeln der Primärwicklung 20 auf den Wickeldorn 35 als erstes auf den Wickeldorn 35 aufgebracht, und anschließend zusammen mit der Primärwicklung 20 in dem Gehäuse 13 abgestreift.

Im Gegensatz zu dem starren Wickeldorn 35 ist in den Figuren 3 und 4 ein modifizierter Wickeldorn 35a dargestellt. Der Wickeldorn 35a zeichnet sich dadurch aus, dass er im Durchmesser veränderbar ist. Im dargestellten Beispiel wird dies durch in Richtung der Doppelpfeile 41 bewegbare Segmente 42 verwirklicht, jedoch sind selbstverständlich auch andere Ausführungsformen denkbar. Zum Aufwickeln der Primärwicklung 20 bzw. der

Zwischenschicht 40 weist hierbei der Wickeldorn 35a entsprechend der Figur 3 seinen größten Durchmesser auf. Zum Abstreifen der Primärwicklung 20 bzw. der Zwischenschicht 40 im Gehäuse 13 wird der Durchmesser des Wickeldorns 35a entsprechend der Figur 4 verringert, so dass die Haftung der Zwischenschicht 40 bzw. der Primärwicklung 20 zum Wickeldorn 35a aufgehoben wird. Bei dem modifizierten Wickeldorn 35a kann ggf. auf das Abstreifelemnt 38 verzichtet werden.