JP4554696B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のエンジンなどの内燃機関の点火プラグに火花放電を発生させるための高電圧を供給する内燃機関用点火装置に関するものである。

従来の内燃機関用点火装置では、その巻き始め端部を一次コイルボビンの一方の鍔部に設けられた第１端子に接続、固定された巻線が、一方の鍔部に設けられた一方の誘導溝内を通されて一次コイルボビンの筒状部の隅に軸方向に延設された誘導凹部に引き出され、ついで誘導凹部内を通されて一次コイルボビンの一方の鍔部と対向する他方の鍔部に設けられた引っ掛け支柱まで誘導され、その後引っ掛け支柱に引っ掛けられて方向を変更されて筒状部の外周に巻き付けられ、奇数層に積層された後、一方の鍔部に設けられた他方の誘導溝内を通されて一方の鍔部に設けられた第２端子に接続、固定されて一次コイルを構成している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２７８８６７号公報

従来の内燃機関用点火装置では、一次コイルの巻線は、その巻き始め端部を第１端子に接続、固定されて、一方の誘導溝内を通されて筒状部に引き出され、筒状部に軸方向に延設された誘導凹部内を通されて他方の鍔部に設けられた引っ掛け支柱まで誘導されているので、第１端子が、鉄心形状、低圧端子の配置などの関係で、筒状部の外周面に対して軸心から離れた位置に形成されている場合には、一方の誘導溝内を通されて筒状部に引き出された巻線は浮いてしまい、誘導凹部内を通すことができない。そこで、誘導凹部の直前に巻線方向転換突起を設け、一方の誘導溝内を通されて筒状部に引き出された巻線をその巻線方向転換突起に掛け、巻線の浮きを無くして誘導凹部内を通すことになる。

このような状態の中で、一次コイルなどの部品を絶縁するためにケース内に充填された熱硬化性樹脂の熱膨張や熱収縮による応力が第１端子から誘導凹部に至る巻線の部位に作用した場合には、第１端子から巻線方向転換突起に至る巻線の部位の長さが短いので、応力が緩和されず、大きな応力が巻線の巻線方向転換突起との接触部に集中し、断線を発生させる恐れがあるという課題があった。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、巻き始め端部から第１巻線方向転換突起に至る巻線の部位の長さを長くして応力を緩和し、断線の発生を抑制できる内燃機関用点火装置を得ることを目的としている。

この発明による内燃機関用点火装置は、一次コイルボビンの外周に巻線を巻き付けて形成した一次コイル、一次コイルを囲繞するように配設された二次コイル、および一次コイルボビン内を挿通するように配設された鉄芯を有するトランスが外装ケース内に収納され、絶縁性樹脂が上記外装ケース内に充填、硬化されている。上記一次コイルボビンは、上記巻線が巻き付けられる筒状の巻胴部と、該巻胴部の外周面上に軸方向に離間して相対して設けられ、巻線巻回空間を構成する第１および第２鍔部と、上記第１鍔部の一部に形成された第１巻線方向転換突起と、上記第２鍔部の一部に形成された第２巻線方向転換突起と、上記巻胴部の上記第１鍔部の軸方向外方位置に突設され、上記巻線の巻き始め端部が接続、固定される第１巻線固定部と、上記巻胴部の上記第１鍔部の軸方向外方で、かつ上記第１巻線固定部に対して周方向に離間した位置に突設され、上記巻線の巻終わり端部が接続、固定される第２巻線固定部と、上記第１巻線固定部に接続、固定された上記巻線を案内して上記第１巻線方向転換突起の巻線巻回方向の前方から上記巻線巻回空間内に引き出す案内壁と、を備えている。そして、上記巻線が、その巻き始め端部を上記第１巻線固定部に接続、固定され、上記案内壁に案内されて上記巻線巻回空間内に引き出され、上記第１鍔部の内壁面に沿って上記巻胴部の外周を約１周巻かれ、上記第１巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されて該巻線巻回空間内に戻され、ついで該巻線巻回空間内を通って上記第２巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されて該巻線巻回空間内に戻され、該巻胴部の外周に奇数層巻き付けられた後該巻線巻回空間から引き出され、その巻終わり端部を上記第２巻線固定部に接続、固定されている。

この発明によれば、第１巻線固定部に固定された巻線は、案内壁に案内されて巻線巻回空間内に引き出され、第１鍔部の内壁面に沿って巻胴部の外周を約１周巻かれた後、第１巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されているので、第１巻線固定部から第１巻線方向転換突起に至る巻線の長さが長くなる。そこで、ケース内に充填された熱硬化性樹脂の熱膨張や熱収縮による応力が、第１巻線固定部から第１巻線方向転換突起に至る巻線の部位に作用しても、長い当該巻線の部位で緩和され、大きな応力が巻線の第１巻線方向転換突起との接触部に集中することがなく、断線の発生が抑制される。

図１はこの発明の一実施の形態に係る内燃機関用点火装置を示す断面図、図２はこの発明の一実施の形態に係る内燃機関用点火装置を示す側面図、図３はこの発明の一実施の形態に係る内燃機関用点火装置を示す正面図、図４はこの発明の一実施の形態に係る内燃機関用点火装置における一次コイルの巻装方法を説明する図である。

図１において、内燃機関用点火装置１は、絶縁性樹脂からなる有底筒状の外装ケース２と、外装ケース２の収納部２ａ内に収納されたトランス３と、トランス３に励磁電流を供給するための入力端子４と、外装ケース２の収納部２ａの底部に穿設された挿入孔８に取り付けられ、トランス３で発生される高電圧を外部に出力するための高圧出力端子６と、高圧出力端子６の延出部を囲繞するように外装ケース２に一体に形成された絶縁筒７と、収納部２ａ内に充填されて、各部品の相互の高電圧絶縁を行う絶縁性樹脂９と、絶縁筒７に外嵌状態に嵌着されたゴム製のプラグブーツ１０と、プラグブーツ１０内に配設されたスプリング１１と、を備えている。

外装ケース２は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂などの絶縁性樹脂を用いてモールド成形され、収納部２ａとともに、挿入孔８および絶縁筒７などが一体に成形されている。そして、入力端子４が外装ケース２にインサート成形されている。また、高圧出力端子６が、挿入孔８に圧入されて外装ケース２に固定され、絶縁筒７とともに、高圧タワー５を構成している。

トランス３は、電磁鋼板を積層して、長手方向と直交する断面形状が四角形に形成された直方体状に構成されたセンター鉄芯２０ａと、電磁鋼板を積層してＣ字状に形成され、センター鉄芯２０ａの長手方向の両端を磁気的に接続して環状の磁路を形成するサイド鉄芯２０ｂと、センター鉄芯２０ａを囲繞するように配設された一次コイル２１と、一次コイル２１を囲繞するように配設された二次コイル３５と、を備える。

つぎに、一次コイル２１の構成について図２および図３を参照しつつ具体的に説明する。
一次コイル２１は、例えば、ＰＢＴ樹脂などの絶縁性樹脂を用いてモールド成形された一次コイルボビン２３と、一次コイルボビン２３に巻回される巻線２２と、を備える。
一次コイルボビン２３は、センター鉄芯２０ａの外形形状に適合する四角形の筒状体に作製された巻胴部２４と、巻胴部２４の軸方向に所定距離離反して相対するように設けられ、巻胴部２４の外周面と協働して巻線巻回空間２５を構成する第１および第２鍔部２６，２７と、を備える。そして、誘導凹部２８が巻胴部２４の四つの外周面のうちの一つの外周面の対角線上に位置するように延設されている。このとき、誘導凹部２８は、第２鍔部２７側が第１鍔部２６側に対して、巻線巻回方向の前方に位置するように形成されている。なお、巻線巻回方向とは、巻線２２を巻胴部２４の外周面上を巻回する方向を意味する。

第１巻線方向転換突起２９が第１鍔部２６の一部を切り欠いて誘導凹部２８の第１鍔部２６側の端部に対応するように形成されている。また、第２巻線方向転換突起３０が第２鍔部２７の一部を切り欠いて誘導凹部２８の第２鍔部２７側の端部に対応するように形成されている。第１巻線固定部３１が巻胴部２４の第１巻線方向転換突起２９の軸方向外方位置に突設されている。また、第２巻線固定部３２が巻胴部２４の第１鍔部２６の軸方向外方で、かつ第１巻線固定部３１に対して巻線巻回方向の後方の位置に、第１巻線固定部３１と相対するように突設されている。つまり、第１巻線固定部３１と第２巻線固定部３２とは、巻胴部２４の誘導凹部２８が形成された外周面の巻線巻回方向の後方に隣接する外周面の第１鍔部２６の外側に突設されている。さらに、案内壁３３が第１巻線固定部３１に固定された巻線２２を第１巻線方向転換突起２９の巻線巻回方向の前方位置から巻線巻回空間２５内に導入するように傾斜して、巻胴部２４の誘導凹部２８が形成された外周面の第１鍔部２６の外側に設けられている。

つぎに、一次コイル２１における巻線２２の一次コイルボビン２３への巻回方法について図４を参照しつつ説明する。なお、図４の（ｂ）、（ｃ）中、矢印は巻線経路を示している。
まず、巻線２２はその巻き始め端部を第１巻線固定部３１に巻き付けられて固定される。第１巻線固定部３１に固定された巻線２２は、巻胴部２４の誘導凹部２８が形成された外周面の第１鍔部２６の外側の表面に密接して、かつ案内壁３３の壁面に沿って巻線巻回空間２５内に導かれる。巻線巻回空間２５内に導かれた巻線２２は、第１鍔部２６の内壁面に沿わせて、第１巻線方向転換突起２９に到達するまで巻かれる。このとき、巻線２２は、図４の（ａ），（ｂ）に示されるように、一次コイルボビン２３の第１鍔部２６側の軸方向外方から一次コイルボビン２３を見て、時計回りに、巻胴部２４の外周面上を約一周巻かれる。

そこで、巻線２２は、図４の（ｂ）に示されるように、巻線巻回空間２５から引き出されて第１巻線方向転換突起２９の軸方向外側（巻線巻回空間２５と反対側）を通って誘導凹部２８に導かれる。そして、巻線２２は誘導凹部２８内を通って第２巻線方向転換突起３０まで誘導される。そこで、巻線２２は、誘導凹部２８から引き出され、第２巻線方向転換突起３０の軸方向外側（巻線巻回空間２５と反対側）を通って巻線巻回空間２５内に戻される。

そして、巻線２２は、巻胴部２４の外周面上を隙間無く、第２鍔部２７から第１鍔部２６に向かって巻き付けられる。巻胴部２４の外周面上を巻き付けられた巻線２２が第１鍔部２６の内壁面に接する位置までくると、１層目の巻付けが終了する。ついで、巻線２２は、１層目の巻線層上に乗り上げ、隙間無く、第１鍔部２６から第２鍔部２７に向かって巻き付けられる。そして、巻線２２が第２鍔部２７の内壁面に接する位置までくると、２層目の巻付けが終了する。ついで、巻線２２は、２層目の巻線層上に乗り上げ、隙間無く、第２鍔部２７から第１鍔部２６まで巻き付けられ、３層目の巻付けが終了する。そこで、巻線２２は巻線巻回空間２５から引き出され、第２巻線固定部３２に巻き付けられて固定され、一次コイル２１が組み立てられる。

なお、１層目、２層目、および３層目も、巻線２２は、一次コイルボビン２３の第１鍔部２６側の軸方向外方から一次コイルボビン２３を見て、時計回りに巻回されている。
また、図示していないが、二次コイル３５も、巻線を二次コイルボビンに巻回して組み立てられている。

つぎに、内燃機関用点火装置１の組立方法について説明する。
まず、一次コイル２１をセンター鉄芯２０ａに外嵌状態に装着し、二次コイル３５を一次コイル２１に外嵌状態に装着し、サイド鉄芯２０ｂでセンター鉄芯２０ａの両端を磁気的に接続して、トランス３を組み立てる。そして、入力端子４がインサートモールド成形され、高圧出力端子６が挿入孔８に圧入された外装ケース２の収納部２ａ内に、トランス３を収納する。
そして、一次コイル２１の巻線２２の巻き始め端部を入力端子４に電気的に接続し、一次コイル２１の巻線２２の巻き終わり端部を二次コイル３５の巻線の巻き始め端部に電気的に接続し、さらに二次コイル３５の巻線の巻き終わり端部を高圧出力端子６に電気的に接続する。

ついで、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂９を収納部２ａ内に注入、硬化して、内部部品を絶縁固定する。そして、内部にスプリング１１が挿入されたプラグブーツ１０を高圧タワー５の絶縁筒７に外嵌状態に装着し、内燃機関用点火装置１の組立が完了する。

このように組み立てられた内燃機関用点火装置１は、プラグブーツ１０をシリンダヘッド１５のプラグホール１６内に挿入してシリンダヘッド１５に取り付けられる。このとき、プラグホール１６内に装着された点火コイル１７がプラグブーツ１０内に挿入され、スプリング１１が高圧出力端子６と点火コイル１７との間に収縮状態に介装され、高圧出力端子６と点火コイル１７との電気的な接続が確保される。

この実施の形態によれば、第１巻線固定部３１に固定された巻線２２が、巻胴部２４の外周面に密接しつつ案内壁３３に案内されて巻線巻回空間２５内に導かれ、巻線巻回空間２５の巻胴部２４に約１周巻かれた後、第１巻線方向転換突起２９に掛けられて方向を変えられて誘導凹部２８内に導かれているので、第１巻線固定部３１から第１巻線方向転換突起２９に至る巻線２２の部位が長くなる。そこで、絶縁性樹脂９の熱膨張や熱収縮に起因する応力が第１巻線固定部３１から第１巻線方向転換突起２９に至る巻線２２の部位に作用しても、応力は緩和される。これにより、巻線２２の第１巻線方向転換突起２９との接触部への応力の集中が抑えられ、断線の発生が抑制される。
また、巻線２２は誘導凹部２８に導かれる前に巻胴部２４に約１周巻かれているので、この１周分を総巻き数として利用でき、その分線材を削減できる。

また、巻胴部２４が四辺形の筒状体で作製され、誘導凹部２８が四辺形の筒状体の１つの外周面の対角線上を通るように形成されているので、巻線２２の第１巻線方向転換突起２９から巻線巻回空間２５内への導入角度は、誘導凹部が四辺形の筒状体の角部を軸方向に延設されている従来技術に比べて、大きくなる。そこで、第１巻線方向転換突起２９における巻線２２に作用する応力が緩和され、巻線２２の断線の発生が一層抑制される。

なお、上記実施の形態では、第１および第２巻線固定部が一次コイルボビンをモールド成形する際に一体に成形されるものとしているが、モールド成形された一次コイルボビンに接続端子を圧入固定して第１および第２巻線固定部を構成し、巻線を接続端子に熱カシメなどにより接続、固定するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、誘導凹部が、第２鍔部側が第１鍔部側に対して、巻線巻回方向の前方に位置するように形成されているものとしているが、誘導凹部は、第１鍔部側が第２鍔部側に対して、巻線巻回方向の前方に位置するように形成されてもよい。

また、上記実施の形態では、巻胴部が四角形の筒状体に作製されているものとしているが、巻線に作用する変形応力を軽減する観点から、巻胴部の外周面の各平面の交差部を面取りして円筒面とすることが好ましい。
また、上記実施の形態では、巻胴部が四角形の筒状体に作製されているものとしているが、巻胴部の断面形状は四角形に限定されるものではない。

この発明の一実施の形態に係る内燃機関用点火装置を示す断面図である。 この発明の一実施の形態に係る内燃機関用点火装置を示す側面図である。 この発明の一実施の形態に係る内燃機関用点火装置を示す正面図である。 この発明の一実施の形態に係る内燃機関用点火装置における一次コイルの巻装方法を説明する図である。

符号の説明

２ 外装ケース、３ トランス、９ 絶縁性樹脂、２０ａ センター鉄芯、２０ｂ サイド鉄芯、２１ 一次コイル、２２ 巻線、２３ 一次コイルボビン、２４ 巻胴部、２５ 巻線巻回空間、２６ 第１鍔部、２７ 第２鍔部、２８ 誘導凹部、２９ 第１巻線方向転換突起、３０ 第２巻線方向転換突起、３１ 第１巻線固定部、３２ 第２巻線固定部、３３ 案内壁、３５ 二次コイル。

Claims (2)

1. 一次コイルボビンの外周に巻線を巻き付けて形成した一次コイル、一次コイルを囲繞するように配設された二次コイル、および一次コイルボビン内を挿通するように配設された鉄芯を有するトランスが外装ケース内に収納され、絶縁性樹脂が上記外装ケース内に充填、硬化されている内燃機関用点火装置において、
   上記一次コイルボビンは、上記巻線が巻き付けられる筒状の巻胴部と、該巻胴部の外周面上に軸方向に離間して相対して設けられ、巻線巻回空間を構成する第１および第２鍔部と、上記第１鍔部の一部に形成された第１巻線方向転換突起と、上記第２鍔部の一部に形成された第２巻線方向転換突起と、上記巻胴部の上記第１鍔部の軸方向外方位置に突設され、上記巻線の巻き始め端部が接続、固定される第１巻線固定部と、上記巻胴部の上記第１鍔部の軸方向外方で、かつ上記第１巻線固定部に対して周方向に離間した位置に突設され、上記巻線の巻終わり端部が接続、固定される第２巻線固定部と、上記第１巻線固定部に接続、固定された上記巻線を案内して上記第１巻線方向転換突起の巻線巻回方向の前方から上記巻線巻回空間内に引き出す案内壁と、を備え、
   上記巻線が、その巻き始め端部を上記第１巻線固定部に接続、固定され、上記案内壁に案内されて上記巻線巻回空間内に引き出され、上記第１鍔部の内壁面に沿って上記巻胴部の外周を約１周巻かれ、上記第１巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されて該巻線巻回空間内に戻され、ついで該巻線巻回空間内を通って上記第２巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されて該巻線巻回空間内に戻され、該巻胴部の外周に奇数層巻き付けられた後該巻線巻回空間から引き出され、その巻終わり端部を上記第２巻線固定部に接続、固定されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 上記巻胴部が四角形の筒状体に作製され、
   誘導凹部が上記巻胴部の１つの外周面の対角線上に位置するように当該外周面に形成され、
   上記第１巻線方向転換突起および上記第２巻線方向転換突起が上記誘導凹部の両端部のそれぞれに対応するように形成され、
   上記巻線が上記第１巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されて上記誘導凹部内を通って上記第２巻線方向転換突起に誘導されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火装置。

Images