[0001] Die vorliegende Erfindung behandelt Anzündmittel zur Zündung von Treibladungspulver,
die nach dem Induktionsprinzip arbeiten. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit
den in diesen Anzündmitteln enthaltenden Sekundärspulen und deren Herstellung.
[0002] Das Prinzip der kontaktlosen Energieübertragung für Anzündzwecke ist z.B. aus der
DE-A- 27 34 169 und der DE-A- 30 24 554 bekannt. In diesen Anzündsystemen wirken zwei
Spulensysteme nach dem Transformatorsystem miteinander. Die Sekundärspule, die die
eigentliche Zündung über ein Trägerelement mit Zündwiderstand und elektrischen Anschlußkontakten
bewirkt, soll in diesen Systemen möglichst klein sein - d.h. die Spulen sollen Durchmesser
von maximal 10 mm bei einer Gesamthöhe von etwa 0,5 bis 1,5 mm besitzen. Derartige
Trägerelemente mit Zündwiderstand sind beispielsweise in der DE-A- 17 71 889 und der
DE-A- 20 20 016 beschrieben. Bei der bisher üblichen Verwendung von gewickelten Drahtspulen
mit vielen einzelnen Bauelementen konnte die Herstellung von Lötstellen und Kontaktstellen,
sowie die gesamte Verbindungstechnik problemlos durchgeführt werden. Diese bekannten
Verfahrensweisen lassen sich jedoch nicht auf die Herstellung von Spulen mit kleinen
Abmessungen übertragen, so daß die gewünschte Miniaturisierung der Sekundärspule eine
Massenfertigung vor schwere Probleme stellt.
[0003] Es ist weiterhin z.B. aus der DE-B-1 239 773 bekannt, aus Flachspulen, die auf einem
Trägermaterial angeordnet sind, mehrlagige Zylinderspulen durch Zusammenfalten dieses
Trägermaterials an den Enden der Spulen herzustellen. Bei diesen Spulen wird jedoch
auch der Übergang zu den innersten Windungen zweier benachbart liegenden Spulen über
eine Lötung und ein Loch in der Leiterplatte vorgenommen. Diese Durchführungsform
zeigt auch die obengenannten Nachteile.
[0004] Es bestand deshalb die Aufgabe, im Bereich der Sekundärspule ein fertigungstechnisch
unkompliziertes System aufzubauen, das nur aus wenigen Bausteinen besteht, das mechanisch
kompakt ist, wenig elektrische Kontaktnahtstellen aufweist und das dem beim Füllen
mit dem Anzündsatz aufzuwendenden Druck standhält.
[0005] In Erfüllung dieser Aufgabe wurde nun eine Sekundärspule gefunden, die in einem induktiven
Anzündmittel nach dem Transformatorenprinzip induktiv mit einer Primärspule zusammenwirkt
und mit einem Trägerlement mit Zündwiderstand elektrisch leitend verbunden ist und
die als mehrlagige Zylinderspule mit mehreren Windungen in jeder Lage ausgebildet
ist, wobei die Sekundärspule dadurch gekennzeichnet ist, daß die senkrecht zur Zylinderachse
liegenden Windungen in Form von mindestens zwei separaten Flachspulen auf einem zusammengefalteten,
folienförmigen Trägermaterial vorliegen, wobei die Windungen nur an den Faltstellen
miteinander verbunden sind und die Faltungen so angeordnet sind, daß die einzelenen
Flachspulen nach dem Falten übereinander liegen und daß auf der Vorder- und Rückseite
der durch die Faltung entstehenden Faltenseiten des Trägermaterials jeweils eine Flachspule
angeordnet ist, die jeweils innersten Windungen der einzelnen Flachspulen über den
gesamten Rand einer zentralen Öffnung mittels einer Metallisierung miteinander verbunden
sind und die einzelnen Flachspulen im Bereich ihrer flächigen Erstreckung gegeneinander
isoliert sind.
[0006] Die erfindungsgemäße Anordnung der Sekundärspule hat den Vorteil, daß sie mechanisch
sehr kompakt ist und einem hohen Druck standhält; sie kann auf einfache Weise über
ihre inneren Windungen mit einem Anzündelement kontaktiert werden.
[0007] Das Trägermaterial iat vorzugaweiae ein hochfestes, jedoch biegsames Polyimid oder
ein entsprechender Polyeater. Auf dieses Trägermaterial sind die verschiedenen Windungsteile
von Flachspulen in an sich bekannter Weise aufgebracht. Dies erfolgt z.B. in der Weise,
daß beidseitig auf die Trägerfolie eine Folie aus einem leitfähigen Metall, z.B. Kupfer,
aufkaschiert und in an sich bekannter Weise das Leiterbild auf beiden Seiten in Form
von Flachspulen ausgeätzt wird. Das Leiterbild wird dabei jeweils so angeordnet, daß
an einer vorgesehenen Faltstelle des Trägermaterials die äußersten Windungen zweier
Flachspulen, die in der fertigmontierten Zylinderspule nebeneinander zu liegen kommen,
miteinander verbunden werden. Unter der äußersten Windung soll dabei die Windung mit
dem jeweils größten Durchmesser verstanden werden. Die innerste Windung, d.h. die
Windung mit dem kleinsten Durchmesser geht jeweils durch das Trägermaterial hindurch,
so daß dort auch ein elektrisch leitender Übergang von einer Flachspule zur nächsten
Flachspule auf der anderen Seite des Trägermaterials gewährleistet ist. Bevorzugt
ist das Trägermaterial an dieser inneren Übergangsstelle mit Ausnehmungen entsprechenden
Durchmessers versehen, die zur Durchkontaktierung in bekannter Weise metallisiert
sind.
[0008] Diese Anordnung des Leiterbildes in Form von Flachspulen auf der Vorder- und Rückseite
von folienförmigem Trägermaterial ermöglicht die Herstellung der erfindungsgemäßen
Spulen in der Ebene. Die Windungen werden dabei in der oben genannten Anordnung auf
ein Folienmaterial aufgebracht und anschließend noch mit einer isolierenden Deckschicht
oder Zwischenlage oder ähnlicher Isolierung versehen. Daraufhin wird die Folie an
den vorgesehenen Stellen gefaltet und die einzelnen Faltseiten miteinander verpreßt
und/oder verklebt. Die Faltung erfolgt vorzugsweise mäanderförmig.
[0009] Die Faltung erfolgt an der Übergangsstelle von einer äußersten Windung einer Flachspule
auf die äußerste Windung der nächsten Flachspule, vorzugsweise in der Weise, daß die
Windungen auf der nächsten Faltseite auf der Innenseite der Faltung zu liegen kommen.
Bei gleicher Drehrichtung zweier benachbarter Windungen in der Ebene liegen dann die
so zusammengefalteten Windungen in der Spule in sich entgegengesetzter Drehrichtung
als recht und linke Spulenbilder vor. Auf diese Weise ist es möglich, Spulen herzustellen,
bei denen die Windungen der Flachspulen zweier benachbarter Faltseiten jeweils gegenläufig
sind. Damit wird in vorteilhafter Weise eine Erhöhung der induzierten Spannung erreicht.
[0010] In einer bevorzugten Durchführungsform werden die beiden Faltseiten, die das Ende
der Spule bilden, nicht mit einem Leiterbild versehen: die eine, die zusammengefaltete
Zylinderspule nach außen begrenzende Faltsaite, wird teilweise oder vollständig metallkaschiert
belassen. Diese Seite ist dann für die Masse-Kontaktierung in dem Anzündmittel vorgesehen.
Die andere äußerste Faltseite wird bis auf einen kleinen Innenring in der Spulenachse
vollständig von dem Metallüberzug befreit. Der verbleibende Innenring dient dann als
Anschlußzone für den Zündwiderstand des Anzündmittels.
[0011] Die erfindungsgemäßen Spulen haben vorzugsweise eine Gesamtzahl von 40 bis 90 Windungen,
die sich auf vorzugsweise 4 bis 8 beidseitig mit Flachspulen beschichtete gefaltete
Trägerfolien verteilen. Selbstverständlich hängt die Anzahl der Windungen u. a. von
der Primärspule ab.
[0012] Die Trägerfolie hat vorzugsweise die gleiche geometrische Form und Größe wie die
darauf aufgebrachte Flachspule, die vorzugsweise spiralförmig ausgebildet ist, wobei
die Spirale auch ellipsenförmig oder nahezu rechteckig abgewandelt sein kann. Bei
der spiralförmigen Ausbildung beträgt der Durchmesser des größten, die erfindungsgemäße
Spule umschreibenden Kreises vorzugsweise zwischen 5 und 10 mm. Die Höhe der erfindungsgemäßen
Spule hängt von der Anzahl der Faltseiten und der Dicke der Trägerfolie ab; sie beträgt
vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,8 mm; sie kann aber auch erheblich größer sein, je
nachdem, wieviele Faltseiten mit Flachspulen die erfindungsgemäße Spule aufweisen
soll.
[0013] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß in Verbindung mit dem
Widerstand des Anzündelements ein Schwingkreis gebildet wird, wobei das Kreisverhalten
auf die Feldänderung des Übertragungssystems abgestimmt sein muß, um eine optimale
Wärmeumsetzung im Widerstand des Anzündelements zur Aktivierung des Anzündsatzes zu
gewährleisten. Es ist weiterhin z.B. möglich, im Inneren der gefalteten Spulenanordnung
eine Kontaktierung aus magnetischem Werkstoff zum Trägerelement anzuordnen, die in
ihrem Frequenzverhalten auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises abgestimmt ist.
[0014] Anhand der Figuren 1 bis 6 wird die erfindungsgemäße Spule und ihre Wirkweise in
einem Anzündhütchen beispielhaft erläutert.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit 55 Windungen aus insgesamt 6 Flachspulen.
Man erkennt die noch nicht gefaltete Spulenanordnung in einer Ebene, wobei Seite A
die Vorder- und Seite B die Rückseite der ungefalteten Spule sind. Das Trägermaterial
1 weist hier die vier Faltseiten 2 auf, auf denen jeweils die verschiedenen Flachspulen
3 mit ihren spiralförmigen Windungen abgebildet sind. Die Öffnungen 4 der Faltseiten
2 dienen zur Durchkontaktierung zwischen den Seiten A und B. Außerdem sind die beiden
Anschlußzonen 5 und 6 für die Kontaktierung mit dem nicht gezeigten Zündwiderstand
auf dem Trägerelement 8 zu erkennen. Die Linien C-C' zeigen die Faltstellen an. Die
Anzahl der Flachspulen kann je nach Aufgabenstellung festgelegt werden.
Figur 2 zeigt ein Zwischenstadium der gefalteten Spule.
Figur 3 zeigt die Anordnung eines Trägerelementes 8 zu der Spule. Das an dem gefalteten
Spulenpaket 9 anliegende oder auch mit Hilfe eines Stiftes in die Öffnung 4 der Anschlußzone
hineingesteckte elektrische Trägerelement, dessen Zündwiderstand in bekannter Weise
als Brücke oder Spalt ausgebildet ist, ist einerseits im mittleren Teil über eine
geeignete elektrische Verbindung 41, beispielsweise den vorgenannten Stift, mit dem
Spulenanfang bei 6 (hier nicht gezeigt) kontaktiert und am äußeren Umfang 42 z.B.
über seinen elektrisch leitenden Stützkörper 10 und Kapsel 11 mit dem Spulenende bei
5 elektrisch verbunden (siehe hierzu auch Figur 4).
[0015] Die gefaltete und zusammengepreßte Spule 9, in Verbindung mit dem Trägerelement 8,
stellt ein kompaktes Bauelement dar, das mechanisch hoch beanspruchbar ist und beispielsweise
späteren Preßdrücken beim Laden des Zündsatzes 12 von ca. 20 000 N/cm
2 standhält.
[0016] Figur 4 zeigt eine Gesamtdarstellung des induktiven Anzündmittels. Das Spulenpaket
9 mit dem aufgesetzten Trägerelement 8, das einen Zündwiderstand enthält und als Anzündelement
dient, ist in einen Stützkörper 10 eingesetzt und bildet mit der äußeren Kapsel 11
eine mechanisch feste Einheit. Nach ggf. elektrischer Überprüfung wird das induktive
Anzündmittel mit dem Anzündsatz 12 geladen.
[0017] Die mechanischen Bauteile 8 bis 11 des induktiven Anzündmittels können sowohl aus
verbrennbaren als auch aus nicht verbrennbaren Werkstoffen bestehen. Der Stützkörper
10 besteht vorzugsweise aus Weicheisen oder aus hochfestem Sintermaterial mit ferromagnetischen
Eigenschaften, um den magnetischen Fluß zu verbessern und dadurch die induzierte Spannung
zu erhöhen. Die Kapsel 11 wird vorzugsweise aus antimagnetischen (dia-oder paramagnetischen)
Werkstoffen ausgeführt. Es wird hier vorzugsweise Messing oder Edelstahl eingesetzt.
Bei der verbrennbaren Version wird der Stützkörper 10 aus einem Verbundwerkstoff,
bestehend aus Glasfaser, Oktogen, ferromagnetischem Metall- oder Metalloxidpulver
und Harz als Bindemittel, ausgeführt, wobei die Oberfläche an Kontaktierungszwecken
elektrisch leitend sein muß.
[0018] Die äußere Kapsel 11 besteht aus dem Verbundwerkstoff Glasfaser-Oktogen und Harz
als Bindemittel.
Funktionsbeschreibung
[0019] Zur Erläuterung der Funktion ist in Figur 5 das induktive Anzündmittel 13 in einem
Verbrennungsraum 14 dargestellt. Bei Beaufschlagung des induktiven Anzündmittels 13
mit einem magnetischen Wechselfeld, das durch die Primärspule 15 aufgebracht wird,
wobei Spule und Zündwiderstand einen Schwingkreis bilden, wird bei dessen Resonanzfrequenz
in bekannter Weise die optimale Spannung in der Sekundärspule induziert, die durch
den elektrischen Widerstand des Anzündelementes einen Zündstrom treibt, der eine Umsetzung
in Joul'sche Wärme zur Zündung des Anzündsatzes 12 in dem Anzündmitte) 13 bewirkt.
Das Treibladungspulver 16 wird damit gezündet. Eine komplette Umsetzung sämtlicher
verbrennbarer Teile im Verbrennungsraum 14 ist die Folge.
1. Sekundärspule, die in einem induktiven Anzündmittel nach dem Transformatorenprinzip
induktiv mit einer Primärspule zusammenwirkt und mit einem Trägerelement (8) mit Zündwiderstand
elektrisch verbunden ist und die als mehrlagige Zylinderspule mit mehreren Windungen
in jeder Lage ausgebildet ist, dadruch gekennzeichnet daß die senkrecht zur Zylinderachse
der Spule liegenden Windungen in Form von mindestens zwei separaten Flachspulen (3)
auf einem zusammenfaltbaren, folienförmigen Trägermaterial (1) vorliegen, wobei die
Faltungen so angeordnet sind, daß die einzelnen Flachspulen (2), deren Windungen nur
an den Faltstellen miteinander verbunden sind, nach dem Falten übereinanderliegen,
und daß auf der Vorderseite (A) und der Rückseite (B) der durch die Faltung entstehenden
Faltenseiten des Trägermaterials (1) jeweils eine Flachspule (3) angeordnet ist, die
jeweils innerstan Windungen der einzelnen Flachspulen (3) über den gesamten Rand einer
zentralen Öffnung (4) mittels einer Metallisierung miteinander verbunden sind und
die einzelnen Flachspulen im Bereich ihrer flächigen Erstreckung gegeneinander isoliert
sind.
2. Sekundärspule gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der Flachspulen
(3) zweier benachbarten Faltseiten jeweils gegenläufig sind.
3. Sekundärspule gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen
durch Abätzung eines kupferkaschierten Trägermaterials (1) hergestellt sind.
4. Sekundärspule gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine
der die Zylinderspule außen begrenzenden Faltseiten (5), die als Anschlußzone zum
Kontaktieren mit dem Zündwiderstand auf dem Trägerelement (8) ausgebildet ist, mindestens
teilweise metallisiert ist.
5. Sekundärspule gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Windung
(6) der anderen äußeren Faltseite als die andere Anschlußzone für den Zündwiderstand
auf dem Trägerelement (8) ausgebildet ist.
1. Secondary coil which operates inductively with a primary coil according to the
principle of transformers in an inductive igniter and is electrically connected with
a support element (8) with ignition resistance and which is formed as a multi-layered
cylindrical coil with a plurality of windings in each layer, characterised in that
the windings lying at right angles to the cylinder axis of the coil are present in
the form of at least two separate disc coils (3) on a support material (1) which is
formed from a foil and which is capable of being folded up, with the folds being so
arranged that the individual disc coils (2) whose windings are connected to one another
only at the folding positions overlap one another according to the folds, and that
there is arranged on the front side (A) and the rear side (B) of the folded sections
of the support material (1) present as a result of the folding respectively a disc
coil (3), the innermost windings of the individual disc coils (3) are connected with
one another over the entire edge of a central opening (4) by means of metallisation
and the individual disc coils are insulated with respect to one another in the region
of their surface margins.
2. Secondary coil according to claim 1, characterised in that the windings of the
disc coils (3) run counter to the two neighbouring folded sides.
3. Secondary coil according to claim 1 or 2, characterised in that the windings are
produced by etching of a copper laminated support material (1).
4. Secondary coil according to one of claims 1 to 3, characterised in that one of
the folded sides (5) externally bounding the cylindrical coil, which is formed as
connecting zone for. the contacting with the igniter resistance on the support element
(8), is at least partially metallised.
5. Secondary coil according to claim 4, characterised in that the inner winding (6)
of the other outer folded side is formed as the other connection zone for the igniter
resistance on the support element (8).
1. Enroulement secondaire qui, dans un allumeur par induction, coopère par induction
avec un enroulement primaire selon le principe des transformateurs, et qui est électriquement
raccordé à un élément support (8) avec résistance d'allumage, et qui est constitué
d'un enroulement cylindrique à plusieurs couches, ayant plusieurs spires dans chaque
couche, caractérisé en ce que les spires disposées perpendiculairement à l'axe cylindrique
de l'enroulement se présentent sous la forme d'au moins deux bobines plates distinctes
(3) sur un matériau support (1) en forme de feuille et repliable, les pliures étant
disposées de façon que les différentes bobines plates (2), dont les spires ne sont
en contact les unes avec les autres qu'aux points de pliure, soient superposées après
le pliage, et que, tant sur le côté avant (A) que sur le côté arrière (B) des côtés
de pli du matériau support (1) créés par le pliage, soit disposée une bobine plate
(3), que les spires des différentes bobines plates (3), situées dans chaque cas le
plus à l'intérieur, sont reliées les unes aux autres sur la totalité du bord d'une
ouverture centrale (4) à l'aide d'une métallisation, et que les différentes bobines
plates sont isolées les unes des autres dans leur étendue bidimensionnelle.
2. Enroulement secondaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les spires
des bobines plates (3) de deux côtés de pli voisins sont toujours opposées les unes
aux autres.
3. Enroulement secondaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les
spires sont réalisées par enlèvement, par attaque, d'un matériau support (1) revêtu
d'une pellicule de cuivre.
4. Enroulement secondaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce
que l'un des côtés de pli (5) limitant à l'extérieur la bobine cylindrique, et qui
est conçu comme une zone de raccordement destinée à assurer le contact avec la résistance
d'allumage sur l'élément support (8), est au moins partiellement métallisé.
5. Enroulement secondaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que la spire
intérieure (6) de l'autre côté de pli extérieur est conçue comme étant l'autre zone
de raccordement destinée à la résistance d'allumage sur l'élément support (8).