JP4333387B2 - スティック形点火コイル - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関で混合気に点火する点火プラグに高電圧を発生させる（供給する）スティック形状の点火コイルに関する。

スティック形点火コイルは軸方向中間部のコイル部と、一端（上端）の制御部と、他端（下端）のタワー部とを含む。コイル部では中心コアや２次コイル及び１次コイル等が円筒状ケース内に収容され、制御部ではイグナイタが箱状ケース内に収容されている。円筒状ケースと箱状ケースとを別々に成形した後、両者を互いに結合する。

たとえば、従来の点火コイル（特許文献１参照）は図６に示すように、センタコア、１次コイル及び２次コイル（不図示）を内装する細長円筒形状のコイルケース８０と、コネクタ８６を有し内部に電子回路（不図示）を収容した回路ケース８５とが一体に結合されている。コイルケース８０と回路ケース８５とは別々に成形後、コイルケース８０の上部外周が、その外周に複数個配設された潰し代付き突起８１を介して、回路ケース８５の底部に設けた結合用の穴部８７に圧入されている。

ところで、上記手法によるコイルケース８０と回路ケース８５との結合が困難な場合もある。即ち、近年の点火コイルの細径化の要請を考慮して、従来の点火コイル（特許文献２参照）では、中心コア、２次コイル及び１次コイルが収容されたコイルケースをできる限り薄肉化することが試みられている。
特開２０００−２７７３６号公報 特開２００３−５１４１６号公報

しかし、上記第２従来例のような薄肉のコイルケースは剛性が小さいので、回路ケースとの結合が確実とは言い難い。より確実な結合を確保するためには、例えばコイルケースの上端を回路ケースの穴部に圧入した上でさらに圧入部に接着剤を塗布する必要があり、結合に時間と手間を要している。また、１次巻線の引出し部を保持するために１次スプールの端部に保持部を形成することが多く、この保持部が１次スプールの外形寸法を大きくしていた。

なお、コイル部の外層のコイル収容部分薄膜状のシート又はチューブで構成し、コイル部の外周側スプールと制御部との間に別の部材を介在させて結合することも考えられる。このようにすれば、コイル部の外径は細くなるが、外周側のスプールと薄膜状のシート又はチューブとの間のすきまに注入する溶融樹脂のシールが不十分となったり、別の部材の介在時に薄膜状のシート又はチューブがめくれることも考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コイル部の外形が細く、コイル部と制御部との結合が確実で、外周側の上端部が大きくならないスティック形点火コイルを提供することを目的とする。更に、コイル部のコイル収容部分を収縮チューブで構成し外周側スプールの上端部に別の部材を圧入等する場合でも、外周側のスプールと収縮チューブとの間のすきまが良好にシールされ、しかも収縮チューブの上端縁がめくれ難いスティック形点火コイルを提供することを目的とする。

本発明のスティック形点火コイルは、外周側スプールに外周側の巻線の引出し部を保持する筒状部材を圧入し、更に必要に応じて外周側スプールと筒状部材との間に環状部材を介在させることを基本的な技術思想とする。
（１）本願の第１発明によるスティック形点火コイルは、請求項１に記載したように、 コイル部１０と制御部４５とから成り、制御部４５の回路ケース４６をコイル部１０の一端部に圧入し嵌合すると共に内部に絶縁樹脂を充填してなるスティック形点火コイルであって、コイル部１０は中心コア１１と；中心コア１１の外周側に配置されそれぞれ絶縁性のスプールとその外周面に巻かれた巻線とを含む２次コイル１４及び１次コイル１７と；外周側の前記スプールの一端部の外周面に形成された環状突起２１に圧入された環状部材３０と；外周側の巻線及び環状部材３０に装着された収縮チューブ３５と；環状部材３０の外周面に圧入され環状突起２１と共同してシール性を保持する筒状部材４０と；から成り、回路ケース４６の内周面に筒状部材４０が圧入されている。

このスティック形点火コイルにおいて、コイル部のコイル収容部分は収縮チューブで形成され、コイル部は環状部材及び筒状部材を介して制御部と結合され、１次巻線の引出し部は筒状部材で保持される。

請求項２のスティック形点火コイルは、請求項１において、外周側のスプールの一端部の環状突起に位置決め用くぼみが形成されている。請求項３のスティック形点火コイルは、請求項２において、環状部材の内周面に位置決め用くぼみに係合する位置決め用突起が形成されている。請求項４のスティック形点火コイルは、請求項３において、外周側のスプールの一端部の外周面は、位置決め用くぼみから円周方向に離れた部分に、外周側の巻線の引出し部を配回しするが形成されている。
（２）本願の第２発明によるスティック形点火コイルは、請求項５に記載したように、コイル部と制御部とから成り、制御部４５の回路ケース４６をコイル部１０の一端部に圧入し嵌合すると共に内部に絶縁樹脂を充填してなるスティック形点火コイルであって、コイル部１０は中心コア１１と；中心コア１１の外周側に配置されそれぞれ絶縁性のスプールとその外周面に巻かれた巻線とを含む２次コイル１４及び１次コイル１７と；外周側に位置する巻線に装着された薄膜状の円筒部材７０と；外周側のスプールの一端部の外周面に形成された環状突起２１に圧入され、環状突起２１と共同してシール性を保持する筒状部材６０と；から成り、回路ケース４６の内周面に筒状部材４０が圧入されている。

このスティック形点火コイルにおいて、コイル部のコイル収容部分は薄膜状の円筒部材で形成され、コイル部は筒状部材を介して制御部と結合され、１次巻線の引出し部は筒状部材で保持される。

（１）第１発明にかかるスティック形点火コイルによれば、コイル部のコイル収容部分を収縮チューブで構成したのでコイル部が細径化され、またコイル部と制御部の回路ケースとを環状部材及び筒状部材を介して結合したので両者の結合強度が向上する。１次巻線の引出し部を筒状部材で保持したので、保持部が不要な外周側スプールの上端部の外形を小さくできる。環状部材は外周側スプールと筒状部材との間のすきまからの溶融樹脂の漏れを防止するとともに、筒状部材の圧入時の収縮チューブの上端縁のめくれを防止する。

請求項２及び３のスティック形点火コイルによれば、外周側スプールに対して環状部材が円周方向及び軸方向で所定位置に位置決めできる。請求項４のスティック形点火コイルによれば、外周側スプールの上端部が更に小径にできる。
（２）第２発明にかかるスティック形点火コイルによれば、コイル部のコイル収容部分を薄膜状の円筒部材で構成したのでコイル部が細径化され、またコイル部と制御部の回路ケースとを筒状部材を介して結合したので両者の結合強度が向上する。１次巻線の引出し部を筒状部材で保持したので、保持部が不要な外周側スプールの上端部の外形を小さくできる。

＜点火コイル＞
本発明の点火コイルは少なくともコイル部と制御部とから成る。このうち、コイル部は中心コアと、その外周側の２次コイル及び１次コイルと、外周側スプールの外周側の環状部材と、外周側巻線及び環状部材を覆う収縮チューブと、外周側コイル及び環状部材の外周側の筒状部材とを含む。制御部はコイル部を制御する部分で、回路ケース、その中に収容されたイグナイタ、ターミナル等を含む。
＜１次コイル、２次コイル＞
イグナイタにより１次コイルを流れる電流が遮断され、それに伴い２次コイルに高電圧が発生する。１次コイルは絶縁性で円筒形状の１次スプール上に１次巻線が巻かれて成り、２次コイルは同じく絶縁性で円筒形状の２次スプールに２次巻線が巻かれて成る。点火コイルの半径方向において、２次コイルが内周側で１次コイルが外周側でも良いし、その反対に１次コイルが内周側で２次コイルが外周側でも良い。

外周側に位置する１次スプール又は２次スプール即ち外周側スプールは軸方向の一端部（点火プラグの反対側、通常上端部）の外周面に少なくとも一つ、望ましくは二つの位置決め用の環状突起を持つことができる。一方（上方）の環状突起は、その幅方向（スプールの軸方向）に横切り円周方向に所定長さを持つ、少なくとも一つの位置決め用くぼみを備えることができる。また、一方及び他方（下方）の環状突起はそれぞれ、その幅方向（スプールの軸方向）に横切り円周方向に所定長さを持つ、外周側巻線の引出し部の配回し空間（切欠き）を備えることができる。他方の環状突起では、位置決め用くぼみと配回し用空間とは円周方向に離れた部分に形成される。なお、配回し空間は外周側スプールと収縮チューブとの間のすきまに溶融樹脂を注入する場合の注入通路としても役立つ。
＜環状部材＞
環状部材（補強リング）は所定の内径、外径及び長さを持ち、内径及び外径は全長にわたって一定でも良いし、二つ以上の寸法が異なる部分から成っても良く、外周側スプールの一方の環状突起の外周面に圧入される。また、環状部材はその内周面上の所定位置に、上記外周側スプールの一方の位置決め用くぼみに係合する少なくとも一つの位置決め用突起を持つことができる。位置決め突起は、例えば直径方向で対向する位置に形成され開口縁から軸方向に延び、一定の円周方向長さ及び一定の軸方向長さを持つ一対の突起とすることができる。

位置決め用突起が一方の環状突起の位置決め用くぼみに嵌入し、その外側面が位置決め用くぼみの内側面に当接することにより、環状部材が外周側スプールに対して円周方向で位置決めされる。また、位置決め用突起の下端面が他方の環状突起の上端面に当接することにより、環状部材が外周側スプールに対して軸方向で位置決めされる。
＜収縮チューブ＞
収縮チューブは絶縁性で、環状部材の一部及び外周側巻線の全てを覆い、装着状態では円筒形状を持つ。環状部材等を覆った状態で加熱されることにより収縮し、環状部材等に密着したものである。厚さは０．１ｍｍから０．３ｍｍの範囲で選択できる。
＜筒状部材＞
筒状部材（サブアッシ）は、全体として円筒形状又は円環形状を持ち、環状部材に圧入され、主に二つの機能を持つ。第１の機能は外周側巻線の引出し部を保持することであり、そのために保持金具を持つことができる。第２の機能は、コイル部と制御部の回路ケースとの結合を仲介することである。そのためには軸方向に所定長さを持ち、内周面は環状部材への圧入に適した形状、寸法を持ち、外周面は回路ケースの圧入に適した形状、寸法を持つ。

筒状部材の外周面の外径及び／又は内周面の内径は全長にわたって同じでも良いし、二つ以上の異なる寸法から成っても良い。例えば、環状部材に圧入される部分と、外周側巻線を覆う収縮チューブに圧入される部分とで内径を異ならせることができる。
＜薄膜状の円筒部材＞
薄膜状の円筒部材は外周側コイルと筒状部材との間に介在され、上記環状部材や収縮チューブと同等の機能を持ち、これらの代わりに配置されるものである。よって、この薄膜状の円筒部材を介在させるときは収縮チューブは省略することができる。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜実施例＞
（構成）
図１に示すように、この点火コイルは軸方向中間部のコイル部１０と、下端の高圧タワー部（不図示）と、上部の制御部４５とから成る。
（イ）コイル部
コイル部１０は中心コア１１、中心コアの上下端の磁石１２、中心コア１１の外周側の２次コイル１４及び１次コイル１７、その外周側の収縮チューブ３５及び外周コア３７、補強リング３０及びサブアッシ４０を含む。尚、磁石１２は中心コア１１の中央１個でも良い。

２次コイル１４では２次スプール１５の外周面に２次巻線１６が巻装され、その外周側に位置する１次コイル１７では１次スプール１８の外周面に１次巻線１９を巻装されている。

図１、図２及び図４（ａ）に示すように、１次スプール１８の上端部の外周面には、上端縁に上方つば部２０が、これから少し下がった位置に下方つば部２１がそれぞれ形成され、上方つば部２０には直径方向で対向する位置に一対の位置決めくぼみ２２及び２３が形成されている。一方くぼみ２２は所定の円周方向長さを持ち、他方くぼみ２３は所定の円周方向長さを持ち、円周方向中間部に円周方向の位置決めのための小突起２３ａを備える。

上方つば部２０及び下方つば部２１には、両方の位置決めくぼみ２２及び２３を結ぶ方向と直交する直径方向で対向する位置に、一対の切欠き２４及び２５が形成されている（図４（ｂ）参照）。この切欠き２４及び２５は、１次巻線１９の引出し部を収容し、またエポキシ樹脂の１次巻線１９と収縮チューブ３５との間のすきまへ注入通路となる。

図１、図２及び図３に示すように、樹脂から成る補強リング３０は全体として薄肉の円環形状（リング形状）を持ち、その外径は全長にわたって一定である。内周面には直径方向で対向する位置に一対の位置決め用突起３１及び３３が形成されている。一方突起３１は平面視で矩形状で、その上端縁から中間部まで軸方向に延びている。他方突起３３は平面視で凹形状で、一方突起３１と同じ長さだけ上端縁から中間部まで軸方向に延びている。

一方突起３１及び他方突起３３の円周方向位置及び軸方向位置は、上記１次スプール１８の一方くぼみ２２と、小突起２３ａを持つ他方くぼみ２３のそれに対応している。また、一方突起３１及び他方突起３３の形状は一方くぼみ２２及び他方くぼみ２３の形状と対応している。位置決め用突起３１及び３３が上方つば部２０の位置決め用くぼみ２２及び２３に嵌入し、その外側面が位置決め用くぼみの内側面に当接することにより、環状部材３０が１次スプール１８に対して円周方向で位置決めされている。また、位置決め用突起３１及び３３の下端面が下方つば部２１の上端面に当接することにより、環状部材３０が１次スプール１８に対して軸方向で位置決めされている。

補強リング３０の下端寄りを収縮チューブ３５が覆い、その外周側に１次巻線１９に対応する部分に外周コア３７が配置されている。

補強部材３０と制御部４５との間にサブアッシ４０が介在されている。図１及び図２に示すように、樹脂から成るサブアッシ４０は全体として円筒形状を持ち、外径は全長にわたってほぼ一定である。内径は軸方向の各部分で異なり、上端部４１の内径が最も小さく、下端部４３の内径が最も大きく、中間部４２はその間の大きさである。中間部４２の内径が補強リング３０の外径に対応し、下端部４３の内径が外周コア３７の外径に対応している。よって、サブアッシ４０の中間部４２の内周面が補強リング３０の外周側に圧入され密接に嵌合している。

また、上端部４１の内周面に１次スプール１８の切欠き部２４及び２５を利用して配回しされた１次巻線１９の一対の引出し部（巻始め端及び巻終り端）と接続するターミナル金具（不図示）を備えている。
（ロ）制御部
制御部４５の回路ケースとしての上部ケース４６が収容部４７、コネクタ部４８及び結合部４９とを備えている。箱形状の収容部４７内にイグナイタ５１が配置され、収容部４７の一側から延びたコネクタ部４８内にターミナル５２が設置され、イグナイタ５１及び１次巻線１９に接続されている。収容部４７にはイグナイタ５１の回りに絶縁樹脂（不図示）が充填されている。収容部４７の下面から延びた結合部４９は円筒形状を持ち、その内周面は上記サブアッシ４０の外周面に圧入され密接に嵌合している。

コイル部１０の中心コア１１と収縮チューブ３５との間の各部材間のすきま、例えば２次巻線１６と１次スプール１８との間のすきまや、１次巻線１９と収縮チューブ３５との間のすきまには絶縁樹脂が充填され、内部の電気的絶縁性を確保している。また、制御部４５の上部ケース４６とイグナイタ５１及びターミナル５２との間の空間には絶縁樹脂が充填されている。
（組立て方法）
以下、上記スティック形点火コイルの組立てについて説明する。組立ての際は、別々に準備したコイル部１０の２次コイル１４及び１次コイル１７等と制御部４５とをサブアッシ４０を介して結合する。
（イ）コイルの組付け
コイル部１０の準備時は、その外周面に１次巻線１９が巻かれた１次スプール１８の上方つば部２０及び下方つば部２１に補強リング３０を圧入する。その際、上方つば部２０及び下方つば部２１の一対のくぼみ２２及び２３の側面に、補強リング３０の一対の突起３１及び３３の側面が当接することにより、補強リング３０は１次スプール１８に対して円周方向で所定位置に位置決めされる。また、下方つば部２１の上面に一対の突起３１及び３３の下面が当接することにより、補強リング３０は１次スプール１８に対して軸方向で所定位置に位置決めされる。

１次巻線１９及び補強リング３０の下端に被さるように厚さ０．１から０．３ｍｍの熱収縮チューブ３５を装着し、所定の温度及び時間（例えば、９０℃×１５分）で加熱する。こうして収縮により１次巻線１９及び補強リング３０を被った収縮チューブ３５の外周側に外周コア３７を組み付ける。

その後、１次コイル１７の内周側に２次コイル１４及び中心コア１１等を挿入する。そのためには、その外周面に２次巻線１６が巻装された２次スプール１５の内側に、上下端に磁石１２を配置した中心コア１１を配置する。こうして、２次コイル１４及び中心コア１１が１次コイル１７の内側に配置され、コイル部１０が完成する。
（ロ）制御部の組付け
続いて、サブアッシ４０を利用して、コイル部１０に制御部４５を組み付ける。即ち、１次スプール１８の上端側部分２０に組み付けた補助リング３０にサブアッシ４０を圧入すると、中間部４２の内周面が補強リング３０の外周面に圧入される。下端部４３は外周コア３７の上端部の外周側に位置する。次に、サブアッシ４０の外周側に上部ケース４６の結合部４９を組付ける。次に、上部ケース４６の開口部よりイグナイタ５１を組付け、１次巻線１９の引出し部とイグナイタ５１やターミナル５２とを接続する。

その後、高圧タワー部（不図示）にスプリング及びゴムキャップを組付け、上部ケース４６の開口部よりエポキシ樹脂を注入する。注入されるエポキシ樹脂は、制御部４５のイグナイタ５１及びターミナル５２と上部ケース４６との間の空間やすきま、及びコイル部１０の２次巻線１６と１次スプール１８との間のすきまや、１次巻線１９と収縮チューブ３５との間のすきまに行き渡る。
（効果）
この実施例によれば、以下の効果が得られる。第１に、コイル部１０の細径化を達成しつつ、コイル部１０と制御部４５とをしっかり結合できる。コイル部１０が細径化できたのは、１次コイル１７の１次巻線１９の外周面を膜厚が薄い収縮チューブ３５で覆ったからである。コイル部１０と制御部４５とがしっかり結合できたのは、補強リング３０及びサブアッシ４０を介して両者を結合したからである。

第２に、サブアッシ４０の圧入時に、１次巻線１９を覆う収縮チューブ３５の上端縁がめくれることがない。これは、収縮チューブ３５の上端縁を１次スプール１８の上方つば部２０及び下方つば部２１に圧入した下補強リング３０の下端の外周面に被せたことによる。

第３に、エポキシ樹脂の漏れの防止が確実になる。サブアッシ４０の外周面と上部ケース４６の結合部４９の内周面とが密接に嵌合しており、両者間でのエポキシ樹脂のもれを確実にシールできる。また、１次スプール１８とサブアッシ４０との間は補強リング３０でシールされ、つまり補強リング３０の外周面がサブアッシ４０の内周面に密着しており、両者間でのエポキシ樹脂の漏れを確実にシールできる。

第４に、１次スプール１８の上端部を大径にすることなく１次巻線１９の引出し部を収容できる。これは、１次スプール１８の上方つば部２０及び下方つば部２１に引出し部の配回し用切欠き２４及び２５を形成したことによる。これに関連して、図２及び図４（ｂ）から分かるように、１次スプール１８の上方つば部２０及び下方つば部２１が配回し用切欠き２４及び２５を有するにも拘わらず、サブアッシ４０の圧入時は補強リング３０が障壁となるので、切欠き２４及び２５に対応する部分が半径方向内向きに倒れ込むことがない。
＜変形例＞
上記実施例の変形例を図５に示す。この変形例では上記サブアッシ４０を変形し、補助リング３０を廃止し、収縮チューブ３５の代わりに薄膜状の円筒部材７０を使用している。上記１次スプール１８の上方つば部（不図示）と下方つば部２１の外周面とサブアッシ４０の内周面との間に薄膜状の円筒部材７０が介在され、１次巻線１９へのエポキシ洩れを防止している。その他の構成は基本的に実施と同じである。

この変形例によれば、上記実施例の効果のうち、補強リング３０に関連する効果以外の効果が得られる。即ち、収縮チューブ３５の代わりに薄膜状の円筒部材７０を採用したのでコイル部１０が細くでき、サブアッシ４０によりコイル部の１次スプール１８と制御部４５とがしっかり結合できる。また、１次コイル１９の引出し部が１次スプール１８の上端側部分２０及び上方つば部及び下方つば部２１ｂに形成した切欠き２４等に収容できる。

本発明の実施例を示す要部縦断面図である。 図１における２−２断面図である。 上記実施例の補強リングを示す斜視図である。 （ａ）は図２の４Ａ−４Ａ断面図、（ｂ）は図２の４Ｂ−４Ｂ断面図である。 上記実施例の変形例を示す要部断面図である。 従来例を示す縦断面図である。

符号の説明

１０：コイル部 １４：２次コイル
１７：１次コイル １８：１次スプール
１９：１次巻線 ２０、２１：環状突起
２２，２３：くぼみ ２４，２５：切欠き
３０：補強リング ３１，３３：突起
３５：収縮チューブ ４０：サブアッシ
４５：制御部 ４６：上部ケース
７０：薄膜状の円筒部材

Claims (5)

1. コイル部と制御部とから成り、該制御部の回路ケースを前記コイル部の一端部に圧入し嵌合すると共に内部に絶縁樹脂を充填してなるスティック形点火コイルであって、
   該コイル部は
   中心コアと、
   前記中心コアの外周側に配置されそれぞれ絶縁性のスプールとその外周面に巻かれた巻線とを含む２次コイル及び１次コイルと、
   外周側の前記スプールの一端部の外周面に形成された環状突起に圧入された環状部材と、
   外周側の前記巻線及び前記環状部材に装着された収縮チューブと、
   前記環状部材の外周面に圧入され該環状突起と共同してシール性を保持する筒状部材と、から成り、
   前記回路ケースの内周面に前記筒状部材が圧入されていることを特徴とするスティック形点火コイル。
2. 外周側の前記スプールの前記環状突起に位置決め用くぼみが形成されている請求項１に記載のスティック形点火コイル。
3. 前記環状部材の内周面に前記位置決め用くぼみに係合する位置決め用突起が形成されている請求項２に記載のスティック形点火コイル。
4. 外周側の前記スプールの一端部の外周面は前記位置決め用くぼみから円周方向に離れた部分に、外周側の前記巻線の引出し部を配回しする切欠きが形成されている請求項３に記載のスティック形点火コイル。
5. コイル部と制御部とから成り、該制御部の回路ケースを前記コイル部の一端部に圧入し嵌合すると共に内部に絶縁樹脂を充填してなるスティック形点火コイルであって、
   該コイル部は
   中心コアと、
   前記中心コアの外周側に配置されそれぞれ絶縁性のスプールとその外周面に巻かれた巻線とを含む２次コイル及び１次コイルと、
   外周側の前記巻線に装着された薄膜状の円筒部材と、
   外周側の前記スプールの一端部の外周面に形成された環状突起に圧入され、該環状突起と共同してシール性を保持する筒状部材と、
   から成り、
   前記回路ケースの内周面に前記筒状部材が圧入されていることを特徴とするスティック形点火コイル。

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