EP0375502A1 - Bobine d'allumage à enroulement haute tension compartimente notamment pour moteur à combustion interne - Google Patents
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- EP0375502A1 EP0375502A1 EP89403416A EP89403416A EP0375502A1 EP 0375502 A1 EP0375502 A1 EP 0375502A1 EP 89403416 A EP89403416 A EP 89403416A EP 89403416 A EP89403416 A EP 89403416A EP 0375502 A1 EP0375502 A1 EP 0375502A1
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Definitions
- the invention relates to an ignition coil, in particular for the ignition of internal combustion engines of motor vehicles of the type in particular comprising among other things a so-called "secondary" assembly consisting of a compartmentalized high voltage winding, the different sections of which winding are distributed in several compartments of an insulating body placed next to each other in the axial direction of the coil, the different sections of the high-voltage winding being connected to each other in series by the passing winding wire in each of the connecting slots which pass through the walls placed between the compartments.
- a so-called "secondary” assembly consisting of a compartmentalized high voltage winding, the different sections of which winding are distributed in several compartments of an insulating body placed next to each other in the axial direction of the coil, the different sections of the high-voltage winding being connected to each other in series by the passing winding wire in each of the connecting slots which pass through the walls placed between the compartments.
- the walls delimiting the winding compartments have slots. These slots allow the winding wire to pass from one high-voltage winding section to the next neighboring one so that after the complete winding of a winding section the wire can be led through a slot of the wall of the winding compartment in question, in the isolation compartment and, from the bottom thereof to the winding section of the next compartment.
- the slots in the walls are offset from each other by 180 ° around the axis of the insulating body.
- An ignition coil using such high voltage windings is described and shown in document FR-A-2 326 769.
- the secondary assembly is coated with an insulating material, in particular polybutyleneterephalate (PBT), the incompatibility of this material from the point of view of adhesion with that which composes the insulating support and the enamel of the high-voltage winding wire makes that the coating of plastic material does not play its mechanical role, namely the maintenance of the turns of each winding section between them and said sections in their respective compartments.
- PBT polybutyleneterephalate
- one of the solutions currently implemented is to impregnate the entire coil before coating by pouring a resin inside the housing.
- This implementation is delicate because the good behavior of the resin on the mechanical and dielectric level depends essentially on the precision of its composition, on the temperature at which it is poured into the casing, and on the time necessary for its hardening.
- the present invention aims to achieve, for internal combustion engines, a lossless ignition coil in which the discharges by high-voltage winding, damage to the coating insulation and the resulting short-circuits are avoided.
- an ignition coil of the type comprising, among other things, a so-called “secondary” assembly consisting of a compartmentalized high-voltage winding, the different winding sections of which are distributed in several winding compartments of a body.
- the assembly being coated with an insulating envelope, characterized in that the secondary assembly is impregnated with a adherent varnish, prior to coating of said secondary assembly by overmolding of thermoplastic material.
- the assembly A called “primary” shown in Figures 1 and 2 consists of a magnetic core 1 in “I” housed in the hub 2 with a quadrangular section of a body 3 of plastic material such as polybutethylene terephthalate optionally reinforced by 30% of short glass fibers on which the primary winding is wound 4.
- the core 1 is constituted in a known manner by a stack of cut sheets and held together. So that no burr forms during assembly, it is preferable that it is made by laser welding.
- the upper cheek 3 of the insulating body 3 is laterally extended material by a bracket 6 in two slots 7 and 8 which engage the shaped ends respectively connecting tails 9a and 10 has two connection terminals 9 and 10 say "+ BAT” and "-RUPT".
- connection terminals 9 and 10 are shaped in known manner into plug-in connection tabs 9 b and 10 b .
- the ends of the primary winding 4 are connected by welding to the connecting tails 9a and 10a respectively.
- the assembly “B” called “secondary” shown in Figures 3 and 4 includes a body 11 of section quadrangular and also made of reinforced polybutylene terephthalate, around which is wound the secondary winding 12 whose upper end 12 a is connected by welding to a clip 13 anchored on the upper face 11 a of said body.
- the upper cheeks 11 a and lower 11 b are extended laterally by two legs 14 and 15, parallel to each other, at the end of which an elastically high-voltage output terminal 16 is anchored parallel to the axis of the coil 3.
- the elastic anchoring means are produced in the form of open buttonholes 17, 18 formed at the end of the tabs 14 and 15 and the entry of which has a width smaller than the rod 16 has terminal 16 which extends it.
- the terminal 16 includes, extending the rod 16 is advantageously made conductive wire, an external pad or end piece 16 b forming a male element in relief on the outside of the coil when completed.
- the secondary or high voltage winding 12 is distributed in several compartments 19 of the insulating body 11, compartments 19 spaced from one another in the axial direction of the secondary assembly B by compartments of insulation 28, advantageously of the same dimension as the winding compartments 19.
- the different sections 12c to 12i of the high-voltage winding 12 are connected to each other in series by the wire of said winding 12.
- the winding 19 and isolation 28 compartments are delimited by walls 29.
- isolation compartments 28, placed between the winding compartments 19 gives a considerable advantage for high-voltage winding.
- FIG. 3B Another feature of the insulating body 11 shown in Figure 3B is that the walls 29 defining the isolation chambers 28 and coil 19 have outlet slits 29 a and 29 b input. These slots make it possible to pass the high-voltage winding 12 from one winding section 12 c to the next neighboring 12 d and so on.
- the wire can be led through the outlet slot 29 a of the partition 29, in the isolation compartment 28 then, the outlet slots 29 a and inlet 29b being successively offset by 180 °, wind the wire at the bottom of said isolation compartment 28, over 180 ° to make it pass through the next wall through the bottom of the inlet slot 29 b and from there wind the next section 12 d .
- the secondary assembly is then impregnated with a varnish known by its adhesion qualities and its possibility of polymerization on itself after exposure to UV, such as a compound of an epoxy resin and the acrylic ester, for example of the UV MUT 5033 type sold by the company HOLDEN EUROPE.
- a varnish known by its adhesion qualities and its possibility of polymerization on itself after exposure to UV, such as a compound of an epoxy resin and the acrylic ester, for example of the UV MUT 5033 type sold by the company HOLDEN EUROPE.
- This impregnation can be carried out either by dipping, spraying with a spray gun or drop by drop or any other known method.
- thermoplastic material such as polybutyleneterephthalate (PBTB) which has good qualities of thermal conduction promoting the evacuation of calories.
- the fundamental advantage of impregnating varnish is to create an adhesion interface between the thermoplastic material (PTO) of the insulating support 11 and the insulating enamel of the winding wire 12, on the one hand, and the thermoplastic material PBT d coating 30, on the other hand.
- PTO thermoplastic material
- thermoplastic coating material which adheres along the walls of the isolation compartments 28, fills said compartments to constitute baffles at the creepage distances and to increase their paths.
- the two primary A and secondary B assemblies respectively shown in FIGS. 2 and 4 are assembled one in lift in the other as shown in FIG. 5 thanks in particular to holding means described in document FR-A-2,593 962.
- the magnetic flux return circuit C is arranged to overlap by its branches 22 and 23, the ends of the magnetic core 1.
- a retractable bead 26 formed by molding in the cheek 3a of coil 3 of the primary assembly A and capable, after retraction by elastic deformation, of relaxing and anchoring in a notch 27 formed at the internal base of the branch 22 of the magnetic circuit C.
- the coating material 28 may be analogous or the same as that used for coating 30 of the secondary assembly B.
- the polybutyleneterephthalate (PBTB) used such as a thermoplastic polyester based on polytetramithylene terephthalate resin, loaded or not, gives good results because of its coefficient of expansion which accepts the deformations of the magnetic circuit during its heating in intense operation.
- thermoplastic of the secondary assembly B and the coating of all of the elements A, B and C together can be advantageously obtained in the same molding operation.
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Abstract
Description
- L'invention concerne une bobine d'allumage, notamment pour l'allumage des moteurs à combustion interne de véhicules automobiles du type notamment comportant entre autre un ensemble dit "secondaire" constitué d'un enroulement haute tension compartimenté, dont les différentes sections d'enroulement sont réparties dans plusieurs compartiments d'un corps isolant placés les uns à côté des autres dans la direction axiale de la bobine, les différentes sections de l'enroulement haute tension étant reliées les unes aux autres en série par le fil d'enroulement passant dans chacune des fentes de liaison qui traversent les parois placées entre les compartiments.
- Dans de telles bobines, il est nécessaire de guider le fil de l'enroulement haute tension à partir d'une couche supérieure du compartiment garni d'une section d'enroulement vers une couche du compartiment voisin et de garantir alors une rigidité diélectrique entre les deux sections voisines.
- Il est connu de disposer, dans ce but un compartiment d'isolement entre les deux compartiments d'enroulement voisins, ce compartiment d'isolement garantissant l'isolement entre les compartiments d'enroulement et servant en même temps de chambre de passage du fil d'enroulement entre lesdits compartiments.
- Pour cela les parois délimitant les compartiments d'enroulement présentent des fentes. Ces fentes permettent de faire passer le fil d'enroulement d'une section d'enroulement à haute tension à l'autre voisine de façon telle qu'après le complet bobinage d'une section d'enroulement on peut conduire le fil à travers une fente de la paroi du compartiment d'enroulement considéré, dans le compartiment d'isolement et, par le bas de celui-ci à la section d'enroulement du compartiment suivant.
- Afin d'améliorer encore l'effet d'isolement, il est prévu que les fentes dans les parois soient décalées les unes des autres de 180° autour de l'axe du corps isolant. Une bobine d'allumage utilisant de tels enroulements haute tension est décrite et représentée sur le document FR-A-2 326 769.
- Lorsque l'ensemble secondaire est enrobé d'un matériau isolant, notamment du polybutylèneteréphalate (P.B.T.), l'imcompatibilité de cette matière au point de vue adhérence avec celle qui compose le support isolant et l'émail du fil d'enroulement haute tension fait que l'enrobage de matière plastique ne joue pas son rôle mécanique, à savoir le maintien des spires de chaque section d'enroulement entre elles et desdites sections dans leurs compartiments respectifs.
- Il s'ensuit une détérioration rapide de la bobine d'allumage.
- Or l'utilisation du PBT est pourtant recommandée pour ses autres qualités comme sa facilité de moulage, sa fluidité lui permettant de s'insérer dans des espaces étroits etc...
- Pour remédier aux inconvénients énumérés ci-dessus, l'une des solutions actuellement mise en oeuvre est de procéder avant enrobage à une imprégnation de l'ensemble de la bobine par coulage d'une résine à l'intérieur du boîtier.
- Cette mise en oeuvre est délicate car la bonne tenue de la résine sur le plan mécanique et diélectrique dépend essentiellement de la précision de sa composition, de la température à laquelle elle est coulée dans le boîtier, et du temps nécessaire à son durcissement.
- Il s'agit donc d'une opération coûteuse par les moyens à mettre en oeuvre, moyens d'autant plus importants que le temps nécessaire au durcissement de la résine est très long, de l'ordre de plusieurs heures.
- La présente invention vise à réaliser, pour les moteurs à combustion interne, une bobine d'allumage sans pertes dans laquelle les décharges par effluves de l'enroulement haute tension, les avaries de l'isolant d'enrobage et les courts-circuits qui en résultent sont évités.
- A cet effet l'invention prévoit une bobine d'allumage du type comportant entre autre un ensemble dit "secondaire" constitué d'un enroulement haute tension compartimenté dont les différentes sections d'enroulement sont réparties dans plusieurs compartiments d'enroulement d'un corps isolant, lesquels sont disposés espacés les uns des autres, dans la direction axiale de la bobine, par un compartiment d'isolement, les différentes sections de l'enroulement haute tension étant reliées les unes aux autres en série par le fil d'enroulement passant dans chacune des fentes de liaison successivement décalées de 180° qui traversent les parois limitant les compartiments d'enroulement et d'isolement, l'ensemble étant enrobé d'une enveloppe isolante, caractérisé en ce que l'ensemble secondaire est imprégné d'un vernis adhérent, préalablement à l'enrobage dudit ensemble secondaire par surmoulage de matière thermoplastique.
- La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée, dessins dans lesquels :
- - la figure 1 représente une vue éclatée en perspective de l'ensemble primaire de la bobine d'allumage sur laquelle l'invention est appliquée ;
- - la figure 2 est une vue en perspective de l'ensemble primaire de la figure 1 ;
- - la figure 3 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble secondaire de la bobine d'allumage après imprégnation de vernis mais avant enrobage ;
- - la figure 3A représente une vue en coupe fait selon la ligne III-III ;
- - la figure 3B représente schématiquement le passage du fil d'enroulement haute tension d'une section d'enroulement d'un compartiment d'enroulement à une autre section voisine d'un autre compartiment à travers deux parois successives limitant les compartiments d'enroulement et d'isolement ;
- - la figure 4 représente en perspective l'ensemble secondaire de la figure 3 après enrobage de matière plastique ;
- - la figure 4A représente une vue en coupe faite selon la ligne IV-IV de la figure 4 ;
- - la figure 5 représente l'ensemble complet de la bobine en perspective éclatée.
- L'ensemble A dit "primaire" représenté sur les figures 1 et 2 est constitué d'un noyau magnétique 1 en "I" logé dans le moyeu 2 à section quadrangulaire d'un corps 3 en matière plastique tel que téréphtalate de polybuthylène renforcé éventuellement par 30% de fibres de verre courtes sur lequel est bobiné l'enroulement primaire 4.
- Le noyau 1 est constitué de manière connue par un empilage de tôles découpées et maintenues entre elles. De manière qu'aucune bavure se forme lors de l'assemblage, il est préférable que celui-ci soit réalisé par soudure au laser.
- La joue supérieure 3a du corps isolant 3 est prolongée latéralement de matière par une console 6 dans deux lumières 7 et 8 de laquelle s'engagent respectivement les extrémités en forme de queues de raccordement 9a et 10a des deux bornes de connexions 9 et 10 dites "+BAT" et "-RUPT".
- Les autres extrémités des bornes de connexions 9 et 10 sont conformées de manière connue en languettes de raccordement enfichables 9b et 10b.
- Les extrémités de l'enroulement primaire 4 sont reliées par soudure aux queues de raccordement 9a et 10a respectives.
- L'ensemble "B" dit "secondaire" représenté sur les figures 3 et 4 comprend un corps 11 de section quadrangulaire et également réalisé en téréphtalate de polybutylène renforcé, autour duquel est bobiné l'enroulement secondaire 12 dont l'extrémité supérieure 12a est reliée par soudure à une agrafe 13 ancrée sur la face supérieure 11a dudit corps.
- Les joues supérieure 11a et inférieure 11b sont prolongées latéralement par deux pattes 14 et 15, parallèles entre elles, à l'extrémité desquelles s'ancre élastiquement une borne de sortie haute tension 16 dirigée parallèlement à l'axe du bobineau 3.
- Les moyens d'ancrage élastiques sont réalisés sous forme de boutonnières ouvertes 17, 18 ménagées à l'extrémité des pattes 14 et 15 et dont l'entrée a une largeur plus petite que la tige 16a de la borne 16 qui la prolonge.
- La borne 16 comprend, prolongeant la tige 16a réalisé avantageusement en fil métallique conducteur, un plot externe ou embout 16b formant un élément mâle en relief à l'extérieur de la bobine, une fois terminée.
- Comme représenté plus particulièrement sur les figures 3A et 3B, l'enroulement secondaire ou haute tension 12 est réparti dans plusieurs compartiments 19 du corps isolant 11, compartiments 19 espacés les uns des autres dans la direction axiale de l'ensemble secondaire B par des compartiments d'isolement 28, avantageusement de même dimension que les compartiments d'enroulement 19.
- Les différentes sections 12c à 12i de l'enroulement haute tension 12 sont reliées les unes aux autres en série par le fil dudit enroulement 12.
- Les compartiments d'enroulement 19 et d'isolement 28 sont délimités par des parois 29.
- L'aménagement de compartiments d'isolement 28, placés entre les compartiments d'enroulement 19 donne pour l'enroulement haute tension un avantage considérable.
- Il est ainsi possible de limiter l'élévation de tension d'une section à la suivante à une valeur déterminée et uniforme, cependant que les divers degrés de l'élévation de tension sont protégés les unes des autres, par des zones isolantes ou des trajets de fuite suffisamment longs.
- Une autre particularité du corps isolant 11 montrée sur la figure 3B réside en ce que les parois 29 délimitant les chambres d'isolement 28 et d'enroulement 19 présentent des fentes de sortie 29a et d'entrée 29b. Ces fentes permettent de faire passer l'enroulement à haute tension 12 d'une section d'enroulement 12c à l'autre 12d voisine et ainsi de suite.
- Comme représenté schématiquement sur la figure 3B après le complet bobinage de la section 12c considérée, on peut conduire le fil à travers la fente de sortie 29a de la cloison 29, dans le compartiment d'isolement 28 puis, les fentes de sortie 29a et d'entrée 29b étant successivement décalées de 180°, à enrouler le fil au fond dudit compartiment d'isolement 28, sur 180° pour lui faire traverser la paroi suivante par le bas de la fente d'entrée 29b et de là effectuer le bobinage de la section suivante 12d.
- L'ensemble secondaire est ensuite imprégné d'un vernis connu par ses qualités d'adhérence et sa possibilité de polymérisation sur lui-même après exposition aux UV, tel qu'un composé d'une résine epoxyde et l'ester acryl, par exemple du type UV MUT 5033 commercialisé par la Société HOLDEN EUROPE.
- Cette imprégnation peut être réalisée soit par trempée, pulvérisation au pistolet ou goutte à goutte ou tout autre procédé connu.
- Il s'agit donc d'une opération facile à mettre en oeuvre, ne nécessitant pas de moyens importants, et très rapide, puisque le séchage aux UV est quasi instantané.
- L'ensemble est ensuite moulé par surmoulage dans un enrobage 38 de matière thermoplastique, tel que polybutylènetéréphtalate (PBTB) qui possède de bonnes qualités de conduction thermique favorisant l'évacuation des calories.
- Le vernis d'imprégnation a pour avantage fondamental de créer un interface d'adhérence entre la matière thermoplastique (PTO) du support isolant 11 et l'émail isolant du fil d'enroulement 12, d'une part, et la matière thermoplastique PBT d'enrobage 30, d'autre part.
- La matière thermoplastique (PBTB) d'enrobage qui adhère le long des parois des compartiments d'isolement 28, remplit lesdits compartiments pour constituer des chicanes aux lignes de fuite et augmenter leurs chemins.
- Les deux ensembles primaire A et secondaire B respectivement représentés sur les figures 2 et 4 sont assemblés l'un en sustentation dans l'autre comme représenté sur la figure 5 grâce notamment à des moyens de maintien décrits dans le document FR-A-2 593 962.
- Le circuit magnétique C de retour de flux est disposé pour chevaucher par ses branches 22 et 23, les extrémités du noyau magnétique 1.
- Le circuit magnétique C est indexé dans cette position par l'intermédiaire d'un moyen d'encliquetage élastique, notamment composé, comme décrit dans le document ci-dessus cité, d'un bourrelet escamotable 26 ménagé par moulage dans la joue 3a du bobineau 3 de l'ensemble primaire A et susceptible, après escamotage par déformation élastique, de se détendre et s'ancrer dans une échancrure 27 ménagée à la base interne de la branche 22 du circuit magnétique C.
- Une fois les éléments ou ensembles A, B et C réunis, le tout est enrobé, d'une matière isolante, ne laissant libre seulement que les extrémités fonctionnelles de la borne de sortie haute tension 16 et des deux bornes de connexion, à savoir, respectivement le plot externe 16b et les languettes de raccordement 9b et 10b (figure 6).
- La matière d'enrobage 28 peut être analogue ou la même que celle utilisée pour l'enrobage 30 de l'ensemble secondaire B. Le polybutylènétéréphtalate (PBTB) utilisé, tel un polyester thermoplastique à base de résine de téréphtalate de polytétramithylène chargé ou non donne de bons résultats du fait de son coefficient de dilatation qui accepte les déformations du circuit magnétique lors de son échauffement en fonctionnement intense.
- Afin d'améliorer l'échange thermique il sera possible d'adjoindre des ailettes de dissipation dans la forme extérieure restituée par le surmoulage.
- Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que l'enrobage de thermoplastique de l'ensemble secondaire B et l'enrobage de l'ensemble des éléments A, B et C réunis peuvent être avantageusement obtenus dans une même opération de moulage.
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