JP2009038198A - 点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】プラグホールの外部に横置きに配置するコイル本体部を小型化することができる点火コイルを提供すること。
【解決手段】点火コイル１は、コイルケース４内に一次コイル２１及び二次コイル２２を収容してなるコイル本体部１１と、コイル本体部１１の軸方向Ｌに直交して設けると共に二次コイル２２における高電圧側巻線端部２２１をスパークプラグに導通させるためのプラグ接続部１２とを備えている。コイル本体部１１は、プラグホールの開口部の近傍に横向きに配置される。二次コイル２２は、絶縁被膜を有する二次電線を、樹脂製の二次スプール３の外周に斜向巻き状態で巻回してなり、かつプラグ接続部１２を設けた中間位置に、巻き径が最も大きい最大外径部２２５を有すると共に、最大外径部２２５の軸方向Ｌにおける両側に、軸方向Ｌにおける両端に向けて巻き径が縮小する傾斜外径部２２６を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジン等の内燃機関において、スパークプラグにおける一対の電極間にスパークを発生させるために用いる点火コイルに関する。

内燃機関に用いる点火コイルにおいては、大別すると、樹脂製のコイルケース内に収容した一次コイル及び二次コイルを、エンジンのプラグホールの外部に配置して用いるタイプと、樹脂製のコイルケース内に収容した一次コイル及び二次コイルを、エンジンのプラグホール内に挿入配置して用いるタイプとがある。また、前者のタイプにおいては、樹脂製のコイルケース内に収容した一次コイル及び二次コイルを、プラグホールの外部に横置きに配置（一次コイル及び二次コイルの軸方向をプラグホールの軸方向と直交させて配置）する場合がある。
例えば、特許文献１においては、一次コイル及び二次コイルをプラグホールの外部に横置きに配置して用いるタイプの点火コイルが開示されている。この点火コイルにおいては、二次スプール（ボビン）の外周に複数形成した鍔部によって形成した複数のスロットに分割して、二次コイルを巻き付けている。また、二次コイルは、二次スプールの軸方向中心部位に位置するスロットにおける巻き径を大きくし、軸方向両端部に行くに連れて巻き径を小さくして形成している。

しかしながら、樹脂製のコイルケース内に一次コイル及び二次コイルを収容してなるコイル本体部を小型化するには、上記特許文献１の点火コイルでも十分ではない。
すなわち、特許文献１の点火コイルにおいては、二次スプールの外周に複数の鍔部が存在し、その軸方向及び径方向の寸法を小さくするためには十分ではない。

特開２００２−３３２３０号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、プラグホールの外部に横置きに配置するコイル本体部を小型化することができる点火コイルを提供しようとするものである。

本発明は、樹脂製のコイルケース内に一次コイル及び二次コイルを内外周に重ねた状態で収容してなるコイル本体部と、該コイル本体部の軸方向に直交して設けると共に上記二次コイルにおける高電圧側巻線端部をスパークプラグに導通させるためのプラグ接続部とを備え、該プラグ接続部をエンジンのプラグホール内に挿入配置すると共に、上記コイル本体部を上記プラグホールの外部に横向きに配置して用いる点火コイルにおいて、
上記二次コイルの内周側には、上記一次コイルが配置してあり、該一次コイルの内周側には、軟磁性材料からなる中心コアが配置してあり、
上記プラグ接続部は、上記コイル本体部の軸方向における中間位置から突出して設けてあり、
上記二次コイルは、上記プラグ接続部を設けた上記中間位置に、巻き径が最も大きい最大外径部を有すると共に、該最大外径部の上記軸方向における両側に、該軸方向における両端に向けて巻き径が縮小する傾斜外径部を有しており、
かつ上記二次コイルは、絶縁被膜を有する二次電線を、樹脂製の二次スプールの外周に巻回してなると共に、上記二次電線を上記二次スプールの上記軸方向の一方から他方に向けて巻き径を小さくしながら巻き付ける縮小巻き周回と、上記二次電線を上記二次スプールの上記軸方向の他方から一方に向けて巻き径を大きくしながら巻き付ける拡大巻き周回とを交互に積み重ねた斜向巻き状態に形成してあることを特徴とする点火コイルにある（請求項１）。

本発明においては、上記コイル本体部をプラグホールの外部に横向きに配置して用いる点火コイルの小型化を図る工夫を行っている。
本発明の二次コイルは、上記プラグ接続部を設けた中間位置に、上記最大外径部を有すると共に、この最大外径部の軸方向における両側に上記傾斜外径部を有している。そして、この最大外径部及び傾斜外径部は、上記斜向巻きを行って形成してある。
これにより、本発明においては、二次スプールの外周において二次電線を巻回する部分に鍔部を形成することなく、二次コイルを形成することができる。そのため、二次スプールを、軸方向及び径方向に小型化することができ、点火コイルにおけるコイル本体部を小型化することができる。
また、二次コイルは、上記二次電線の斜向巻きを行って形成してあることにより、二次電線の巻き崩れを容易に防止することができる。

それ故、本発明の点火コイルによれば、プラグホールの外部に横置きに配置するコイル本体部を小型化することができる。

上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記二次コイルの外周側には、軟磁性材料からなる外周コアが配置してあり、該外周コアと、上記中心コアの軸方向両端部との間には、軟磁性材料からなる中継コアが配置してあり、上記外周コアは、上記プラグ接続部の側に切欠部を配置したＣ型断面形状を有しており、上記二次スプールには、上記切欠部の側において、上記二次コイルの低電圧側巻線端部に電気接続する低電圧側端子と、上記二次コイルの高電圧側巻線端部に電気接続する高電圧側端子とが設けてあることが好ましい（請求項２）。
この場合には、外周コアの切欠部の形成空間を利用して、上記低電圧側端子と高電圧側端子とを配置することができる。これにより、点火コイルのコイル本体部をより小型化することができる。

また、上記プラグ接続部は、上記コイルケースの外周から突出形成した装着ベース部と、該装着ベース部に装着したゴム製のプラグキャップとを有しており、上記コイルケースは、その外周部の一部を径方向外方へ突出させてなる突出外周部を有しており、上記装着ベース部は、上記突出外周部から突出形成してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、コイルケースにおいて、上記二次コイルの上記最大外径部の外周側に位置する部分である突出外周部を、プラグホールの開口部に配置することができる。これにより、コイルケースにおいて、上記二次コイルの上記傾斜外径部の外周側に位置する部分であって、プラグホールに対向する側に位置する部分を、径方向に小さく形成することができる。

また、上記一次コイルは、一次電線を筒状に巻回した状態で融着剤によって融着してなると共に、上記中心コアの外周側に直接配置してあることが好ましい（請求項４）。
この場合には、一次コイルのスプールを廃止することができ（一次電線を巻回する一次スプールを廃止することができ）、一次コイルを径方向に小型化することができる。これにより、点火コイルのコイル本体部をより小型化することができる。

以下に、本発明の点火コイルにかかる実施例につき、図面と共に説明する。
本例の点火コイル１は、図１に示すごとく、樹脂製のコイルケース４内に一次コイル２１及び二次コイル２２を内外周に重ねた状態で収容してなるコイル本体部１１と、このコイル本体部１１の軸方向Ｌに直交して設けると共に二次コイル２２における高電圧側巻線端部２２１をスパークプラグ７に導通させるためのプラグ接続部１２とを備えている。また、点火コイル１は、プラグ接続部１２をエンジンにおけるシリンダヘッド８１及びシリンダヘッドカバー８２に設けたプラグホール８３内に挿入配置すると共に、コイル本体部１１をシリンダヘッドカバー８２におけるプラグホール８３の開口部の近傍に横向きに配置して用いる。

図２、図３に示すごとく、二次コイル２２の内周側には、一次コイル２１が配置してあり、この一次コイル２１の内周側には、軟磁性材料からなる中心コア２３が配置してある。プラグ接続部１２は、コイル本体部１１の軸方向Ｌにおける中間位置（本例では、コイルケース４の軸方向Ｌにおける略中心位置）から突出して設けてある。
二次コイル２２は、プラグ接続部１２を設けた中間位置に、巻き径が最も大きい最大外径部２２５を有すると共に、この最大外径部２２５の軸方向Ｌにおける両側に、軸方向Ｌにおける両端に向けて巻き径が縮小する傾斜外径部２２６を有している。

また、図４に示すごとく、二次コイル２２は、絶縁被膜を有する二次電線２２０を、樹脂製の二次スプール３の外周に巻回してなると共に、二次電線２２０を二次スプール３の軸方向Ｌの一方から他方に向けて巻き径を小さくしながら巻き付ける縮小巻き周回２２３と、二次電線２２０を二次スプール３の軸方向Ｌの他方から一方に向けて巻き径を大きくしながら巻き付ける拡大巻き周回２２４とを交互に積み重ねた斜向巻き状態に形成してある。
なお、図１は、点火コイル１の全体を示し、図２、図３は、後述するスプリング５４、プラグキャップ５５の取付前であって、プラグホール８３に配置する前の点火コイル１を示す図である。また、図４は、二次スプール３に二次コイル２２を形成した状態を示す図である。

以下に、本例の点火コイル１につき、図１〜図７と共に詳説する。
図１に示すごとく、本例の点火コイル１におけるプラグ接続部１２は、コイルケース４の外周から突出形成した装着ベース部４５と、装着ベース部４５内に設けた導通端子５３と、装着ベース部４５に装着したゴム製のプラグキャップ５５と、プラグキャップ５５内に設けたコイルスプリング５４とを有している。
そして、シリンダヘッド８１のプラグホール８３における底部４２にスパークプラグ７を螺合し、点火コイル１のプラグキャップ５５を、スパークプラグ７の碍子部７１に装着して、コイルスプリング５４の下端を、スパークプラグ７の碍子部７１の先端に位置する端子部７２と導通させたときには、二次コイル２２の高電圧側巻線端部２２１は、高電圧側端子５１、導通端子５３、コイルスプリング５４を介して、スパークプラグ７の端子部７２と導通される。

図２、図３に示すごとく、本例の点火コイル１のコイル本体部１１においては、二次コイル２２の外周側には、軟磁性材料からなる外周コア２４が配置してあり、この外周コア２４と、中心コア２３の軸方向Ｌの両端部との間には、軟磁性材料からなる中継コア２５が配置してある。外周コア２４は、プラグ接続部１２の側に切欠部２４１を配置したＣ型断面形状を有している。
中心コア２３は、平板状の電磁鋼板（珪素鋼板等）を径方向Ｒ（軸方向Ｌに直交する方向）に複数積層して、断面略円形状に形成してある。外周コア２４は、コイルケース４の内周面の形状に沿ってＣ型断面形状に形成した電磁鋼板（珪素鋼板等）を径方向Ｒに複数積層してなる。外周コア２４は、その軸方向Ｌの全長に渡って形成した切欠部２４１（開口部分）を有しており、切欠部２４１は、上記プラグ接続部１２の方向に位置しており、外周コア２４は、コイルケース４の内周面に配置してある。

本例の一次コイル２１は、樹脂製の一次スプールを用いておらず、自己融着銅線からなる一次電線を、筒状に巻回した状態で自己融着銅線における融着剤によって互いに融着してなる。また、一次コイル２１は、中心コア２３の外周側に直接配置してある。なお、一次電線は、棒状の治具に円筒状に巻回した後、この一次電線に通電加熱し、その表面における融着剤によって融着させて円筒形状に成形し、上記治具から取り外して形成することができる。

図２に示すごとく、本例の二次コイル２２を巻回した二次スプール３は、その軸方向Ｌの両端部に径方向Ｒの外方へ突出する鍔部３０３、３０４を有している。そして、二次電線２２０は、鍔部３０３、３０４同士の間に巻回されている。なお、二次電線２２０は、一次電線よりも細径であり、二次電線２２０の巻回数は、一次電線の巻回数よりも多くなっている。
二次スプール３の軸方向Ｌの一端部３０１には、点火コイル１を外部の電子制御ユニット（ＥＣＵ）等に接続するためのコネクタ部３１が形成してある。
本例のコネクタ部３１は、複数の導通ピン３１１をインサート成形してなると共に、一次コイル２１への通電及び通電の遮断を行うスイッチング制御回路を備えたイグナイタ３２１を配設する樹脂製のイグナイタ配設部３２と一体成形してある。

図２、図５に示すごとく、本例のイグナイタ配設部３２は、二次スプール３の軸方向Ｌの一端部３０１と一体成形してあり、コネクタ部３１は、イグナイタ配設部３２と一体成形してある。二次スプール３とイグナイタ配設部３２との間には、一方の中継コア２５を配置するための凹状空間３２３が形成されており、コネクタ部３１は、イグナイタ配設部３２から、軸方向Ｌに向けて複数の導通ピン３１１を配置する状態で突出成形されている。
なお、図５は、点火コイル１に組み付ける前の二次スプール３を示す図である。

また、図２に示すごとく、コイルケース４は、筒形状の外周部４１の軸方向Ｌの一端に底部４２を有すると共に、他端に開口部４３を有して形成されている。そして、コイルケース４の底部４２の内面には、他方の中継コア２５が配置されている。コイルケース４は、その外周部４１の一部を径方向Ｒの外方へ突出させてなる突出外周部４４を有しており、装着ベース部４５は、突出外周部４４から突出形成してある。
また、コネクタ部３１は、コイルケース４の開口部４３から軸方向Ｌへ突出して配置されている。
二次スプール３には、プラグ接続部１２の側（外周コア２４における切欠部２４１の側）において、二次コイル２２の低電圧側巻線端部２２２に電気接続する低電圧側端子５２と、二次コイル２２の高電圧側巻線端部２２１に電気接続する高電圧側端子５１とが設けてある。

図４に示すごとく、上記斜向巻き状態に形成した二次コイル２２は、二次スプール３の軸方向Ｌの一方における鍔部３０３の近傍に、巻始めのきっかけ部２２７を形成し、上記縮小巻き周回２２３と拡大巻き周回２２４とを交互に積み重ねて、二次スプール３の軸方向Ｌの他方へと巻回して形成される。また、斜向巻き状態の二次スプール３は、縮小巻き周回２２３と拡大巻き周回２２４とによる巻きの傾斜角度を、巻終り側（二次スプール３の軸方向Ｌの他端側）に向けて徐々に緩やかにして形成されている。
また、最大外径部２２５における二次電線２２０の巻きの厚みｒ２は、巻始め側（二次スプール３の軸方向Ｌの一方側）に位置する傾斜外径部２２６の最端部における二次電線２２０の巻きの厚みｒ１に比べて、２倍以上に形成することができる。

図２に示すごとく、本例の高電圧側端子５１は、二次スプール３における他方の鍔部３０４から、コイルケース４における中間位置（装着ベース部４５）に向けて形成されている。
装着ベース部４５内には、高電圧側端子５１をコイルスプリング５４に導通させるための導通端子５３が設けてある。

図７は、本例の点火コイル１の回路構成を模式的に示す図である。一次コイル２１のプラス側巻線端部２１１は、バッテリー電源ＶＢに接続され、一次コイル２１のマイナス側巻線端部２１２は、イグナイタ３２１のスイッチング制御回路におけるスイッチング素子に接続されている。二次コイル２２の低電圧側巻線端部２２２は、ダイオード５２１のアノード端子に接続され、ダイオード５２１のカソード端子は、バッテリー電源ＶＢ及び一次コイル２１のプラス側巻線端部２１１に接続されている。

図６、図７に示すごとく、本例の低電圧側端子５２は、一次コイル２１への通電開始時に二次コイル２２に生じる誘導起電力がスパークプラグ７へ印加されないようにするためのダイオード５２１の端子部５２２を流用して形成されている。イグナイタ配設部３２には、ダイオード５２１を取り付けるための第１導通金具３４が設けてある。なお、ダイオード５２１は、成形後のイグナイタ配設部３２に取り付けることができ、また、イグナイタ配設部３２にインサート成形することもできる。
ダイオード５２１の一方の端子部５２２は、第１導通金具３４に接続してあり、ダイオード５２１の他方の端子部５２２には、二次コイル２２の低電圧側巻線端部２２２が接続してある。第１導通金具３４には、一次コイル２１のプラス側巻線端部２１１が接続してある。
なお、図６は、一次コイル２１、二次コイル２２の電気接続部分に設けた端子５１、５２、導通ピン３１１、３２２等の形成状態を示す図である。

また、イグナイタ配設部３２において、第１導通金具３４を設けた側とは反対側には、一次コイル２１のマイナス側巻線端部２１２を接続した第２導通金具３５が設けてある。
イグナイタ３２１における導通ピン３２２は、コネクタ部３１の導通ピン３１１と、溶接等を行って接続される。第１導通金具３４、第２導通金具３５は、コネクタ部３１におけるいずれかの導通ピン３１１と一体的に形成されている。

また、図２、図３に示すごとく、コイルケース４によって囲まれた点火コイル１の間隙内には、各構成部品（一次コイル２１、二次コイル２２、中心コア２３、外周コア２４、中継コア２５、イグナイタ３２１等）の固定及び絶縁を行うための熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂等）１５が充填してある。
この熱硬化性樹脂１５は、点火コイル１の各構成部品の組付を行った後、当該点火コイル１の間隙内を真空状態にし、この真空状態の間隙内に液状態で充填した後、硬化させて形成したものである。

本例の点火コイル１において、ＥＣＵからの指令を受けてイグナイタ３２１のスイッチング制御回路によって一次コイル２１へ通電を行ったときには、中心コア２３、中継コア２５及び外周コア２４を通過する磁界が形成される。次いで、一次コイル２１への通電を遮断したときには、自己誘導作用により一次コイル２１に電圧が発生すると共に、相互誘導作用により二次コイル２２に高電圧の誘導起電力が発生し、点火コイル１に装着されたスパークプラグ７における一対の電極７３間（図１参照）にスパークを発生させることができる。

本例においては、上記コイル本体部１１をプラグホール８３の外部に横向きに配置して用いる点火コイル１の小型化を図る工夫を行っている。
本例の二次コイル２２は、上記プラグ接続部１２を設けた中間位置に、上記最大外径部２２５を有すると共に、この最大外径部２２５の軸方向Ｌにおける両側に上記傾斜外径部２２６を有している。そして、この最大外径部２２５及び傾斜外径部２２６は、上記斜向巻きを行って形成してある。
これにより、本例においては、二次スプール３の外周において二次電線２２０を巻回する部分に鍔部を形成することなく、二次コイル２２を形成することができる。そのため、二次スプール３を、軸方向Ｌ及び径方向Ｒに小型化することができ、点火コイル１におけるコイル本体部１１を小型化することができる。

また、本例の点火コイル１においては、コイルケース４において、二次コイル２２の最大外径部２２５の外周側に位置する部分である突出外周部４４を、プラグホール８３の開口部４３に配置することができる。これにより、コイルケース４において、二次コイル２２の傾斜外径部２２６の外周側に位置する部分であって、プラグホール８３に対向する側に位置する部分を、径方向Ｒに小さく形成することができる。これにより、点火コイル１におけるコイル本体部１１をより小型化することができる。
また、二次コイル２２は、上記二次電線２２０の斜向巻きを行って形成してあることにより、二次電線２２０の巻き崩れを容易に防止することができる。

それ故、本例の点火コイル１によれば、プラグホール８３の外部に横置きに配置するコイル本体部１１を効果的に小型化することができる。

実施例における、プラグホールに配置した点火コイルの全体を示す断面説明図。 実施例における、プラグホールに配置する前の点火コイルを示す断面説明図。 実施例における、プラグホールに配置する前の点火コイルを示す断面説明図。 実施例における、二次スプールに二次コイルを形成した状態を示す断面説明図。 実施例における、点火コイルに組み付ける前の二次スプールを示す断面説明図。 実施例における、一次コイル、二次コイルの電気接続部分に設けた端子、導通ピン等の形成状態を示す説明図。 実施例における、点火コイルの回路構成を模式的に示す説明図。

符号の説明

１ 点火コイル
１１ コイル本体部
１２ プラグ接続部
２１ 一次コイル
２１１ プラス側巻線端部
２１２ マイナス側巻線端部
２２ 二次コイル
２２０ 二次電線
２２１ 高電圧側巻線端部
２２２ 低電圧側巻線端部
２２３ 縮小巻き周回
２２４ 拡大巻き周回
２２５ 最大外径部
２２６ 傾斜外径部
２３ 中心コア
２４ 外周コア
２４１ 切欠部
２５ 中継コア
３ 二次スプール
３１ コネクタ部
３２ イグナイタ配設部
３２１ イグナイタ
３４ 第１導通金具
３５ 第２導通金具
４ コイルケース
４４ 突出外周部
４５ 装着ベース部
５１ 高電圧側端子
５２ 低電圧側端子
５２１ ダイオード
７ スパークプラグ
８３ プラグホール
Ｌ 軸方向
Ｒ 径方向

Claims (4)

1. 樹脂製のコイルケース内に一次コイル及び二次コイルを内外周に重ねた状態で収容してなるコイル本体部と、該コイル本体部の軸方向に直交して設けると共に上記二次コイルにおける高電圧側巻線端部をスパークプラグに導通させるためのプラグ接続部とを備え、該プラグ接続部をエンジンのプラグホール内に挿入配置すると共に、上記コイル本体部を上記プラグホールの外部に横向きに配置して用いる点火コイルにおいて、
   上記二次コイルの内周側には、上記一次コイルが配置してあり、該一次コイルの内周側には、軟磁性材料からなる中心コアが配置してあり、
   上記プラグ接続部は、上記コイル本体部の軸方向における中間位置から突出して設けてあり、
   上記二次コイルは、上記プラグ接続部を設けた上記中間位置に、巻き径が最も大きい最大外径部を有すると共に、該最大外径部の上記軸方向における両側に、該軸方向における両端に向けて巻き径が縮小する傾斜外径部を有しており、
   かつ上記二次コイルは、絶縁被膜を有する二次電線を、樹脂製の二次スプールの外周に巻回してなると共に、上記二次電線を上記二次スプールの上記軸方向の一方から他方に向けて巻き径を小さくしながら巻き付ける縮小巻き周回と、上記二次電線を上記二次スプールの上記軸方向の他方から一方に向けて巻き径を大きくしながら巻き付ける拡大巻き周回とを交互に積み重ねた斜向巻き状態に形成してあることを特徴とする点火コイル。
2. 請求項１において、上記二次コイルの外周側には、軟磁性材料からなる外周コアが配置してあり、該外周コアと、上記中心コアの軸方向両端部との間には、軟磁性材料からなる中継コアが配置してあり、
   上記外周コアは、上記プラグ接続部の側に切欠部を配置したＣ型断面形状を有しており、
   上記二次スプールには、上記切欠部の側において、上記二次コイルの低電圧側巻線端部に電気接続する低電圧側端子と、上記二次コイルの高電圧側巻線端部に電気接続する高電圧側端子とが設けてあることを特徴とする点火コイル。
3. 請求項１又は２において、上記プラグ接続部は、上記コイルケースの外周から突出形成した装着ベース部と、該装着ベース部に装着したゴム製のプラグキャップとを有しており、
   上記コイルケースは、その外周部の一部を径方向外方へ突出させてなる突出外周部を有しており、上記装着ベース部は、上記突出外周部から突出形成してあることを特徴とする点火コイル。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、上記一次コイルは、一次電線を筒状に巻回した状態で融着剤によって融着してなると共に、上記中心コアの外周側に直接配置してあることを特徴とする点火コイル。

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