JP3783957B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用点火コイルに関し、特にプラグホールに直接搭載するスティック状の内燃機関用点火コイルに関する。

従来のスティック状の内燃機関用点火コイル（以下、「内燃機関用点火コイル」を点火コイルという）として、軸中心に棒状のコアを配設し、その外周に一次コイルおよび二次コイルを巻回した樹脂製のスプール、さらにその外周に外周コアを配設し、点火コイルのハウジング内に部材間の絶縁材として樹脂を充填するものが知られている。ハウジング内に充填する樹脂は絶縁材としてだけではなく、コイルの線材間に浸透しコイルの巻線崩れを防ぐ役割を果たしている。

外周コアはハウジング内で直接樹脂絶縁材と接しているので、熱膨張率の異なる外周コアと樹脂絶縁材とが温度変化により膨張および収縮を繰り返すと、外周コアの端部角部と接する樹脂絶縁材に絶縁欠損部であるクラック(crack) が発生することがある。低電圧部である外周コアと接する樹脂絶縁材にクラックが発生すると、高電圧部である二次コイルや高圧ターミナルと外周コアとの間でクラックを通って放電する恐れがある。高電圧部と低電圧部との間で放電が発生すると、点火装置である点火プラグに印加する電圧が低下するので点火プラグに所望の高電圧を印加できなくなる。

また、例えばコイルとターミナルとを接続する引出線にまでクラックが達すると、引出線が断線する恐れがある。
スティック状の点火コイルではないが、コアの表面をエラストマーでオーバーコートすることによりコアの角部を覆っている点火コイルが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１ではこれにより、コアの角部とエポキシ樹脂とが直接接することを防止し、コアの角部付近のエポキシ樹脂にクラックが発生することを抑制している。
実公昭５９−３０５０１号公報

しかしながら、スティック状の点火コイルはプラグホールの内径に合わせて外径が規制されるので、実公昭５９−３０５０１号公報に開示される点火コイルのように外周コアにコーティングするとコーティングの厚み分点火コイルの外径が大きくなるという問題がある。

本発明の目的は、点火コイルの径方向の体格を大型化することなく外周コアの軸方向の端部内周角部付近の樹脂絶縁材にクラックが発生することを抑制し、所望の高電圧を発生する点火コイルを提供することにある。
本発明の他の目的は、外周コアの軸方向の端部に係止される弾性部材の組付けが容易な点火コイルを提供することにある。

本発明の請求項１記載の点火コイルによると、一次コイルおよび二次コイルの
外周に配設される外周コアの軸方向の端部に弾性部材が係止されるので、外周コアの端部に絶縁樹脂が直接接することを防止する。したがって、熱膨張率の異なる外周コアおよび樹脂絶縁材が温度変化に伴い膨張および収縮を繰り返しても、弾性部材を係止する外周コアの端部付近の樹脂絶縁材に絶縁欠損部としてのクラックが発生することを抑制できる。

さらに、弾性部材が外周コアの端部と鍔部の軸方向端面との間だけに係止されることにより、点火コイルの体格を径方向に拡大することなく外周コアの端部付近の樹脂絶縁材にクラックが発生することを抑制できる。
さらに、弾性体からなる弾性部材が外周コアの端部と鍔部の軸方向端面との間に係止されるので、熱膨張率の異なる外周コアと樹脂絶縁材との熱膨張率の差を弾性部材が弾性変形することにより吸収することができる。したがって、外周コアの端部において絶縁樹脂材にクラックが発生することをさらに良好に抑制することができる。これにより、高電圧部としての二次コイルや高圧ターミナル等と低電圧部としての外周コアとの間で放電することを抑制できるので、点火プラグに印加する電圧が低下することを防止し所望の高電圧を点火プラグに印加できる。

さらに、一次スプールに形成された取付部に弾性部材を取付けることにより、一次スプールに弾性部材を取付けた状態で外周コアに一次スプールを挿入することができる。したがって、挿入時において一次スプールから弾性部材が外れにくいので、組付け性が向上し組付け工数を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例について図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による点火コイルを図１、図２および図３に示す。
図１に示す点火コイル１０は、図示しないエンジンブロックの上部に気筒毎に形成されたプラグホール内に収容され、図示しない点火プラグと図１の下側で電気的に接続している。

点火コイル１０は樹脂材料からなる円筒状のハウジング１１を備えており、このハウジング１１内に形成された収容室１１ａに、コアとしての中心コア１５、磁石１６、１７、二次スプール２０、二次コイル２１、一次スプール２３、一次コイル２４、外周コア２５等が収容されている。ハウジング１１はトランス部１３に蓋部１２が嵌合して構成されている。収容室１１ａに充填されたエポキシ樹脂２６は点火コイル１０内の各部材間に浸透し、樹脂絶縁材として部材間の電気絶縁を確実なものとしている。

円柱状の中心コア１５は薄い珪素鋼板を横断面がほぼ円形となるように径方向に積層して組立てられている。コイルにより励磁されて発生する磁束の方向とは逆方向の極性を有する磁石１６、１７はそれぞれ中心コア１５の軸方向両端に装着されている。また、中心コア１５の外周を絶縁材としてゴム材１８が覆っている。

二次スプール２０はゴム材１８の外周に配設されており、樹脂材料で成形されている。二次コイル２１は二次スプール２０の外周に巻回されており、二次コイル２０の高電圧側にさらにダミーコイル２２が一重巻き程度に巻回されている。ダミーコイル２２は二次コイル２１とターミナルプレート４０とを電気的に接続している。単線ではなくダミーコイル２２で二次コイル２１とターミナルプレート４０とを電気的に接続することにより、二次コイル２１とターミナルプレート４０との電気的接続部の表面積を大きくし、電気的接続部への電界集中を避けている。

一次スプール２３は二次コイル２１の外周に配設されており、樹脂材料で成形されている。二次コイル２１の低電圧側に位置する一次スプール２３の端部に径方向外側に張出した鍔部２３ａが形成されており、この鍔部２３ａに後述するリング部材５１を嵌合する断面Ｌ字状の取付部２３ｂが形成されている。一次コイル２４は一次スプール２３の外周に巻回されており、ターミナル３１を介して図示しないスイッチング回路と電気的に接続されている。

外周コア２５は一次コイル２４のさらに外側に装着されている。外周コア２５は、薄い珪素鋼板を筒状に巻回し巻回開始端と巻回終了端とを接続していないので軸方向に隙間を形成している。外周コア２５は磁石１６の外周位置から磁石１７の外周位置にわたる軸方向長さを有する。

外周コア２５の軸方向両端部の内周角部は、弾性体であるゴムで形成された弾性部材としてのリング部材５０、５１で覆われ、リング部材５０、５１を係止している。二次コイル２１の高電圧側に位置する外周コア２５の端部内周角部はリング部材５０で覆われ、二次コイル２１の低電圧側に位置する外周コア２５の端部内周角部はリング部材５１で覆われている。図２に示すように、リング部材５１は鍔部２３ａに形成された取付部２３ｂに嵌合することにより一次スプール２４に取り付けられている。取付部２３ｂにリング部材５１を組付ける前の状態で、リング部材５１の内径は取付部２３ｂの外周面の外径よりも僅かに小さくなるように設定されている。これにより、取付部２３ｂに対し径方向内側に向けてリング部材５１の弾性力が働いている。

図１に示すように、制御信号入力用のコネクタ部３０はプラグホールから突出するように蓋部１２に設けられており、このコネクタ３０に一次コイル２４に制御信号を供給したり、二次コイル２１および一次コイル２４のアース側と接続する複数のターミナル３１がインサート成形されている。ターミナル３１を介して一次コイル２４へ制御信号を供給するスイッチング回路は点火コイル１０の外部に設けられている。各ターミナル３１と二次コイル２１および一次コイル２４とは引出線で電気的に接続されている。

高圧ターミナル４１はトランス部１３にインサート成形されている。ターミナルプレート４０の中央部は高圧ターミナル４１を挿入する方向に折り曲げられた爪部を構成している。この爪部に高圧ターミナル４１の先端が挿入することにより、高圧ターミナル４１はターミナルプレート４０と電気的に接続している。ダミーコイル２２の高電圧端の線材は、フュージングまたははんだ付け等でターミナルプレート４０に電気的に接続されている。スプリング４２は高圧ターミナル４１と電気的に接続するとともにプラグホールに点火コイル１０を挿入した際に点火プラグと電気的に接続する。ハウジング１１の高電圧側開口端にゴムからなるプラグキャップ１９が装着されており、このプラグキャップ１９に点火プラグを挿入する。スイッチング回路から一次コイル２４に制御信号を供給すると二次コイル２１に高電圧が発生し、この高電圧がダミーコイル２２、ターミナルプレート４０、高圧ターミナル４１、スプリング４２を介して点火プラグに印加される。

次に、点火コイル１０の組付け手順について説明する。
(1) 外周コア２５の一方の端部にリング部材５０を嵌め込み、高圧ターミナル４１およびスプリング４２を有するトランス部１３にリング部材５０側から外周コア２５を挿入する。リング部材５０が図３に示すトランス部１３の係止部１３ａに係止されることにより、外周コア２５の挿入量が規定される。

(2) 中心コア１５、磁石１６、１７、二次スプール２０、二次コイル２１、リング部材５１を取付部２３ｂに嵌合した一次スプール２３、一次コイル２４から構成されるコイル組立体を外周コア２５に挿入する。リング部材５１は取付部２３ｂに径方向内側の弾性力を加えて嵌合しているので、取付部２３ｂからリング部材５１がずれにくい。リング部材５１が外周コア２５の端部内周角部に係止されることにより、コイル組立体の挿入量が規定される。

(3) 蓋部１２をトランス部１３に嵌合し、蓋部１２の開口部１２ａからエポキシ樹脂を注入する。
上記組付け手順において、コイル組立体に外周コア２５を組付け、外周コア２５の低電圧側の端部内周角部を予めリング部材５１で覆ってから外周コア２５を含むコイル組立体をトランス部１３に挿入してもよい。

ここで、エポキシ樹脂２６の熱膨張率は珪素鋼板から形成された外周コア２５の熱膨張率よりも大きいので、外周コア２５の両端部内周角部がリング部材５０、５１で覆われておらず、エポキシ樹脂２６が外周コア２５の両端部内周角部と直接接していると、温度変化によりリング部材５０、５１とエポキシ樹脂２６が膨張および収縮を繰り返すことにより外周コア２５の両端部内周角部と接しているエポキシ樹脂２６にクラックが発生し易い。外周コア２５の両端部内周角部と接しているエポキシ樹脂２６にクラックが発生すると、高電圧部である二次コイル２１の高電圧側、ダミーコイル２２、ターミナルプレート４０または高圧ターミナル４１と低電圧部である外周コア２５との間でクラックを通って放電することがある。高電圧部と低電圧部との間で放電すると、点火プラグに印加する電圧が低下するので点火プラグに所望の高電圧を印加できなくなる。

しかしながら第１実施例では、外周コア２５の両端部内周角部をゴム製のリング部材５０、５１で覆い、外周コア２５の両端部内周角部とエポキシ樹脂２６が直接接することを防止している。さらに、外周コア２５とエポキシ樹脂２６の熱膨張率の差をリング部材５０、５１が弾性変形することにより吸収することができる。したがって、外周コア２５の両端部内周角部付近のエポキシ樹脂２６にクラックが発生しないので、二次コイル２１の高電圧側、ダミーコイル２２、ターミナルプレート４０または高圧ターミナル４１と外周コア２５との間で放電することを抑制できる。したがって、点火プラグに所望の高電圧を印加することができる。

また、一次スプール２３の取付部２３ｂにリング部材５１を嵌合することができるので、外周コア２５に一次スプール２３を挿入する際にリング部材５１が一次スプール２３から外れにくい。これにより、リング部材５１の組付け性が向上し、組付け工数が低減する。

（第２実施例）
本発明の第２実施例による点火コイルを図４に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
二次コイル２１の低電圧側に位置する一次スプール２７の端部に鍔部２７ａが形成されており、この鍔部２７ａに弾性部材としてのリング部材５２を嵌合し取り付ける取付部としての環状溝２７ｂが形成されている。リング部材５２が環状溝２７ｂに嵌合することによりリング部材５２の軸方向の動きが規制されるので、外周コア２５に一次スプール２７を挿入するときにリング部材５２がずれにくい。したがって、リング部材５２を嵌合した一次スプール２７の組付けがさらに容易になり、組付工数が低減する。二次コイル２１の高電圧側に位置する外周コア２５の端部内周角部は第１実施例と同様に図示しないリング部材５０で覆われている。

以上説明した第１実施例および第２実施例では、弾性部材としてのリング部材が外周コア２５の軸方向の両端部内周角部を覆い外周コア２５の両端部内周角部に係止されることにより、エポキシ樹脂２６が外周コア２５の両端部内周角部と直接接することを防止している。これにより、外周コア２５の両端部内周角部付近のエポキシ樹脂２６に温度変化によるクラックが発生することを抑制している。さらに、リング部材を弾性体であるゴムで形成することにより、外周コア２５とエポキシ樹脂２６との熱膨張率の差をリング部材が弾性変形することにより吸収するので、クラックがさらに発生しにくい。したがって、高電圧部である二次コイル２１の高電圧側、ダミーコイル２２、ターミナルプレート４０または高圧ターミナル４１と、低電圧部である外周コア２５との間で放電することを抑制できるので、点火コイルに所望の高電圧を印加できる。

また、外周コア２５の全面ではなく端部内周角部だけをリング部材で覆っているので、点火コイルの径が拡大しない。
また、体積の収縮が可能な材料、例えば単泡スポンジで弾性部材を形成すると、単泡スポンジは容易に変形するので、単泡スポンジに外周コアを押し当てることにより外周コアと当接する単泡スポンジの断面形状が外周コアの端部内周角部の形状に合わせてＬ字状に変形し外周コアの端部内周角部を覆うことができる。したがって、弾性部材の断面形状を予めＬ字状に形成することなく単純な板状に形成できるので、弾性部材の加工が容易になる。

上記複数の実施例では、外周コア２５の両端部の内周角部をリング部材で覆ったが、外周コア２５のいずれか一方の端部内周角部だけをリング部材で覆うことも可能である。
また上記複数の実施例では、外周コア２５の両端部の内周角部を覆ったが、径方向に制限がない場合、例えば本実施例の二次コイル低電圧側の外周コアの端部を断面コ字状のリング部材で覆うようにしてもよい。また、弾性部材が外周コア２５の端部を覆わず、弾性部材が外周コア２５の端部に係止されるだけの構成を採用しても、エポキシ樹脂２６が外周コア２５の端部と直接接することを防止できる。これにより、外周コア２５の端部付近のエポキシ樹脂２６にクラックが発生することを抑制できる。

上記複数の実施例では、面押しまたは切削等の方法で外周コア２５の端部角部を面取りして丸くすることにより、外周コア２５の端部角部に接するリング部材が損傷することを防止できる。また、外周コア２５の端部角部をリング部材が覆わない場合も外周コア２５の端部角部付近のエポキシ樹脂２６にクラックが発生することを抑制できる。

本発明の第１実施例による点火コイルを示す断面図である。 第１実施例による点火コイルの低電圧側示す模式的断面図である。 第１実施例による点火コイルの高電圧側を示す断面図である。 本発明の第２実施例による点火コイルの低電圧側を示す模式的断面図である。

符号の説明

１０ 点火コイル、１１ ハウジング、１５ 中心コア（コア）、１６、１７ 磁石、２０ 二次スプール、２１ 二次コイル、２３ 一次スプール、２３ｂ 取付部、２４ 一次コイル、２５ 外周コア、２６ エポキシ樹脂（樹脂絶縁材）、２７ 一次スプール、２７ａ 鍔部、２７ｂ 環状溝（取付部）、５０、５１、５２ リング部材（弾性部材）

Claims (1)

1. 内燃機関の点火装置に印加する高電圧を発生する内燃機関用点火コイルであって、
   棒状のコアと、
   前記コアの外周に巻回された一次コイルおよび二次コイルと、
   前記二次コイルを巻回する二次スプール、および前記二次スプールの外周側に配設され前記一次コイルを巻回する一次スプールと、
   前記一次スプールの端部に前記一次スプールの径方向外側に張り出して形成された鍔部と、
   前記一次コイルおよび前記二次コイルの外周に配設される外周コアと、
   前記点火コイル内に充填された樹脂絶縁材と、
   前記鍔部に形成された取付部に取り付けられ、前記外周コアの軸方向の前記二次コイル低電圧側に位置する前記外周コアの端部と前記鍔部の軸方向端面との間に係止されている弾性体よりなる弾性部材と、
   を備えることを特徴とする内燃機関用点火コイル。

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