JP4658168B2 - 内燃機関用点火コイル装置、及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、主として車両用内燃機関、例えば自動車の内燃機関に取り付けられ、点火プラグに高電圧を供給し火花放電を発生させる内燃機関用点火コイル装置、及びその製造方法に関するものである。

従来、メイン収納部に鉄心−コイル組立体を収納した絶縁ケースを有する内燃機関用点火コイル装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このものの場合、メイン収納部に収納された鉄心−コイル組立体では、鉄心と熱硬化性樹脂の絶縁樹脂との熱膨張係数の差により鉄心の面からクラックが発生しても、このクラックが固化層の上面まで進行しないようにするための鉄心カバーが、外環鉄心の上に被せられている。
また、上記絶縁ケースでは、メイン収納部と絶縁壁を隔ててイグナイタを収納する補助収納部が形成されており、イグナイタと絶縁樹脂との熱膨張係数の差によりイグナイタの面からクラックが発生しても、このクラックがメイン収納部内の絶縁樹脂まで進行するのを絶縁壁が阻止している（特許文献１）。

特開２００１−１９６２４８号公報（図１，２）

上記構成の内燃機関用点火コイル装置は、絶縁樹脂でのクラックの進行を阻止するために、環状鉄心に被せる専用の鉄心カバー、及びイグナイタを収納するスペースを確保できる補助収納部を有する専用の絶縁ケースを揃えなければならず、製造コストが嵩み、また寸法が大きくなるという問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決することを課題とするものであって、絶縁樹脂のクラックの発生を抑制しつつ、部品点数を削減することができるとともに、小型化を図ることができる内燃機関用点火コイル装置、及びその製造方法を得ることを目的としている。

この発明に係る内燃機関用点火コイル装置は、絶縁ケースと、この絶縁ケース内に収納され、一次ボビンに巻装された一次コイル、二次ボビンに巻装された二次コイル、前記一次ボビン及び二次ボビンの中心軸上に配置され前記一次コイル及び二次コイルを磁気的に結合させるセンター鉄心及び前記センター鉄心と閉磁路を形成するサイド鉄心を有する点火コイルと、前記絶縁ケース内に収納され、前記一次コイルへの電流の通電・遮断を行うイグナイタと、前記絶縁ケースの開口面の端部に設けられ、前記イグナイタのイグナイタ端子と電気的に接続された低圧側ターミナルを有する低圧側コネクタと、前記絶縁ケース内に充填固化された絶縁樹脂とを備え、前記イグナイタは、緩衝材料で構成された緩衝カバーで表面が覆われた前記サイド鉄心と前記絶縁ケースの内壁面との間に挟まれている。

この発明に係る内燃機関用点火コイル装置の製造方法は、イグナイタ端子と低圧側ターミナルとの接合を、イグナイタを絶縁ケース内に設置した後に行う。

この発明に係る内燃機関用点火コイル装置によれば、イグナイタは、緩衝材で構成された緩衝カバーで表面が覆われたサイド鉄心と絶縁ケースの内壁面との間に配置されているので、従来のものと比較して、絶縁樹脂のクラックの発生を抑制しつつ、部品点数を削減することができるとともに、小型化を図ることができる。

また、この発明に係る内燃機関用点火コイル装置の製造方法によれば、イグナイタ端子と低圧側ターミナルとの接合を、イグナイタを絶縁ケース内に設置した後に行うので、サイド鉄心と絶縁ケースの内壁面との空間寸法を小さく設定でき、またイグナイタ端子と低圧側ターミナルとの接合後に、接合部位に応力が加わることはない。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の内燃機関用点火コイル装置（以下、点火装置と略称する）を示す正断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図、図３は図１の点火装置の電気回路図である。
この点火装置は、絶縁ケース１内に、一次ボビン２に巻装された一次コイル３が設けられている。一次ボビン２の外側には、二次ボビン４が設けられている。この二次ボビン４には二次コイル５が巻装されている。筒状の一次ボビン２には、一次コイル３及び二次コイル５と磁気的に結合されたＩ型のセンター鉄心６が貫通している。このセンター鉄心６は、一次コイル３及び二次コイル５を囲った、Ｃ型のサイド鉄心７と閉磁路を形成している。
ここで、一次ボビン２、一次コイル３、二次ボビン４、二次コイル５、センター鉄心６及びサイド鉄心７により点火コイル２０を構成している。
サイド鉄心７は、センター鉄心６の端面と離間した内壁側面Ａの領域を除いた全面を緩衝材料で構成された緩衝カバー８で覆われている。この緩衝カバー８は、例えば熱可塑性エラストマーで構成され、緩衝カバー８で覆われたサイド鉄心７は、インサート成形で形成される。

また、この点火装置は、絶縁ケース１内で、絶縁ケース１の内壁側面と表面が緩衝カバー８で覆われたサイド鉄心７との間に挟まれてイグナイタ９が配置されている。
絶縁ケース１の開口部の片側には、切り欠き部が形成されており、この切り欠き部には、低圧側ターミナル１３を有する低圧側コネクタ１２が嵌着されている。
また、絶縁ケース１には、高圧側ターミナル１１が嵌着され、点火プラグ２３と電気的に接続される高圧側コネクタ１０が設けられている。
イグナイタ９は、三本のイグナイタ端子１６を有している。一本は、一次コイル３の導線１７Ｂと電気的に接続されている（図３のイの箇所）。後の２本は、電子制御ユニット（図示せず）に接続された低圧側ターミナル１３、及びアースされた低圧側ターミナル１３にそれぞれ電気的に接続されている（図３のロの箇所、ハの箇所）。
３本ある低圧側ターミナル１３のうち、イグナイタ９と電気的に接続されない、残りの１本はバッテリ（図示せず）に電気的に接続されている（図３のニの箇所）。
二次コイル５の導線２２と接続された高圧側ターミナル１１（図３のホの箇所）は、点火プラグ２３と電気的に接続される。
絶縁ケース１内には、熱硬化性のエポキシ樹脂である絶縁樹脂１５が充填され、その後固化されている。

上記構成の点火装置では、電子制御ユニットからの駆動信号は、低圧側コネクタ１２の低圧側ターミナル１３を通じてイグナイタ９に流れ、一次コイル３に流れる一次電流の通電、遮断を制御する。
この駆動信号により、内燃機関の所定の点火時期に一次コイル３に流れる一次電流を遮断すると、一次コイル３に逆起電力が発生し、二次コイル５に高電圧を発生する。
発生した高電圧は、高圧側ターミナル１１を介して点火プラグ２３に印加される。

上記構成の点火装置によれば、絶縁ケース１内の低圧側コネクタ１２側で、絶縁ケース１の内壁側面と表面が緩衝カバー８で覆われたサイド鉄心７との間に挟まれるようにして、イグナイタ９を配置したので、イグナイタ９の周囲の絶縁樹脂１５の量が少なく、絶縁樹脂１５の熱応力が小さくなり、絶縁樹脂１５のクラックの発生が抑制され、またイグナイタ９に対する応力も低減される。
また、イグナイタ９は、一側面が熱容量の大きなサイド鉄心７に接近しており、他側面がイグナイタ９よりも低温で対流により放熱する外気と接近しており、イグナイタ９の放熱性能が向上する。
また、サイド鉄心７の表面は、一部を除いて緩衝カバー８で覆われているので、サイド鉄心７と絶縁樹脂１５との熱膨張係数の差による絶縁樹脂１５のクラックの発生を抑制できる。
従って、従来の鉄心カバー、絶縁壁を有する絶縁ケースを必要とせずして、絶縁樹脂１５のクラックの発生を抑制でき、従来のものと比較して、部品点数を削減することができ、製造コストが安価になるとともに、小型化を図ることができる。

なお、上記の実施の形態では、Ｃ型のサイド鉄心７を用いた点火装置について説明したが、例えば、図４に示すように、Ｏ型のサイド鉄心７を用いた点火装置でも、この発明は適用できる。
また、図２のセンター鉄心６及びサイド鉄心７をイグナイタ９に対して９０°反転させた、図５に示す点火装置でも、この発明は適用できる。
また、図４のセンター鉄心６及びサイド鉄心７Ａをイグナイタ９に対して９０°反転させた、図６に示す点火装置でも、この発明は適用できる。

実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２の点火装置の要部を示す断面図である。
この実施の形態では、三本のイグナイタ端子１６は全面ではなく、一次コイル３の導線の面と溶接により面接合されるイグナイタ端子１６の面、電子制御ユニットに接続された低圧側ターミナル１３の端部の面と溶接により面接合されるイグナイタ端子１６の面、及びアースされた低圧側ターミナル１３に電気的に接続された低圧側ターミナル１３の端部と溶接により面接合されるイグナイタ端子１６の面のみに溶接用のメッキが施されている。
この他の構成は、実施の形態１の点火装置と同じである。

この実施の形態では、各イグナイタ端子１６は、全面に、溶接を容易にするメッキを施すのではなく、溶接接合面のみに溶接用のメッキが施されているので、メッキ量を削減でき、製造コストを低減することができるとともに、イグナイタ端子１６と低圧側ターミナル１３とを容易に溶接接合することができる。

実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３の点火装置を示す正断面図である。
この実施の形態では、絶縁ケース１の開口側では、サイド鉄心７Ａを覆った緩衝カバー８の高さは、低圧側コネクタ１２の低圧側ターミナル１３の高さよりも低い。
その他の構成は実施の形態１と同様である。

この実施の形態による点火装置によれば、絶縁樹脂１５を絶縁ケース１内に充填する前は、絶縁ケース１の開口側の空間が実施の形態１の点火装置と比較して大きい。
従って、一次コイル３の、低圧側ターミナル１３と電気的に接続される導線１７Ａ、イグナイタ端子１６と電気的に接続される導線１７Ｂの溶接作業空間が大きくなり、溶接作業が容易になる。

実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４の点火装置の絶縁ケース１Ａを示す平面図、図１０は点火装置の低圧側コネクタ１２Ａを示す平面図である。
この実施の形態では、絶縁ケース１Ａにイグナイタ９を絶縁ケース１Ａ内の所定の位置に位置決めする位置決め部１８が形成されている。
また、低圧側コネクタ１２Ａは、低圧側ターミナル１３の外部に露出したイグナイタ９側の端部に、イグナイタ端子１６が貫通する貫通孔１９が形成されている。
なお、貫通孔１９でなくても、イグナイタ端子１６を位置決めする構造であればよい。
この他の構成は、実施の形態１と同様である。

この実施の形態の点火装置によれば、イグナイタ９は、位置決め部１８により絶縁ケース１Ａ内の所定の位置に簡単に設置される。
また、絶縁ケース１Ａの切り欠き部に低圧側コネクタ１２Ａを嵌着する際に、各イグナイタ端子１６の先端部は、各貫通孔１９を貫通し、併せて低圧側ターミナル１３の端部と面接触するようになっており、各イグナイタ端子１６と低圧側ターミナル１３との位置合わせに時間を要することなく、溶接接続作業を円滑に行うことができる。
なお、位置決め部１８を有する絶縁ケース１Ａを用いた点火装置、あるいは貫通孔１９を有する低圧側コネクタ１２Ａを用いた点火装置であってもよいのは勿論である。

実施の形態５．
ところで、上記実施の形態１の点火装置は、例えば次の手順で製造することができる。
先ず、図１１に示すように、予めセンター鉄心６、緩衝カバー８で覆われたサイド鉄心７、一次ボビン２、一次コイル３、二次ボビン４及び二次コイル５を組み付けて点火コイル２０を製造する。
また、別途、イグナイタ端子１６と低圧側コネクタ１２の低圧側ターミナル１３とを溶接により接合し（図３のロ，ハ）、イグナイタ−コネクタ組立体２１を製造する。
この後、点火コイル２０を絶縁ケース１内に載置し、また点火コイル２０と絶縁ケース１の内壁面との空間にイグナイタ９が設置されるように、絶縁ケース１にイグナイタ−コネクタ組立体２１を組み付ける。なお、点火コイル２０を絶縁ケース１内に載置する際に、高圧側コネクタ１０では、高圧側ターミナル１１を二次コイル５の導線２２と接続する（図３のホの箇所）。
次に、イグナイタ端子１６と一次コイル３の導線１７Ｂの端部とを接続し（図３のイの箇所）、低圧側ターミナル１３と一次コイル３の導線１７Ａの端部との接続する（図３のニの箇所）。
最後に、流動状態の熱硬化性の絶縁樹脂１５を絶縁ケース１内に、絶縁ケース１の開口部の上面付近まで充填し、その後絶縁樹脂１５を固化する。

このように、絶縁ケース１の外部で、予めイグナイタ端子１６と低圧側ターミナル１３とを溶接により接合してイグナイタ−コネクタ組立体２１を製造し、このイグナイタ−コネクタ組立体２１を絶縁ケース１内に組み付けた場合には、次のような不都合がある。
（１）点火コイル２０、イグナイタ−コネクタ組立体２１は、それぞれの構成部品及び組み付けのばらつきにより、寸法のばらつきがあり、そのためイグナイタ９をサイド鉄心７と絶縁ケース１の内壁面との空間に確実に設置できるようにするために、ばらつきを考慮して余裕空間を有する空間にならざるを得ず、点火装置が大きくなってしまう。
（２）絶縁ケース１内に、点火コイル２０、イグナイタ−コネクタ組立体２１を組み入れる際に、互いの干渉により、例えばイグナイタ端子１６と低圧側ターミナル１３との接合部位に応力が加わり、接合不良が発生する虞がある。

この実施の形態の点火装置の製造方法では、上記のような不都合が生じない点火装置の製造方法である。即ち、
絶縁ケース１内に、点火コイル２０及びイグナイタ９を設置し、また絶縁ケース１の切り欠き部に低圧側コネクタ１２を嵌着する。
この後、イグナイタ端子１６と低圧側ターミナル１３とを電気的に接合する。

この点火装置の製造方法によれば、イグナイタ端子１６と低圧側ターミナル１３との電気的接合を、イグナイタ９を絶縁ケース１内に設置した後に行っているので、サイド鉄心７の緩衝カバー８と絶縁ケース１の内壁面との空間寸法を小さくすることができ、点火コイル装置を小型化することができる。
また、イグナイタ端子１６と低圧側ターミナル１３との電気的接合後に、この接合部位に応力が加わることがないので、溶接強度が小さい安価な溶接方法を採用することができる。

なお、この点火装置の製造方法は、実施の形態２〜４の各点火装置にも適用できるのは勿論である。
また、上記各実施の形態では、緩衝カバ−８の材料として熱可塑性エラストマーを用いたが、勿論この材料に限定されるものではなく、例えばサイド鉄心７と絶縁樹脂１５との熱膨張係数の差によりサイド鉄心７の面からクラックが発生するのを防止する、軟質の樹脂であってもよい。
また、上記各実施の形態では、イグナイタ９は、３本のイグナイタ端子１６を有しており、また低圧側コネクタ１２は、３本の低圧側ターミナル１３を有していたが、勿論この例に限定されるものではない。

この発明の実施の形態１の内燃機関用点火コイル装置を示す正断面図である。 図１の内燃機関用点火コイル装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。 図１の内燃機関用点火コイル装置の電気回路図である。 図１の内燃機関用点火コイル装置の変形例を示す平断面図である。 図１の内燃機関用点火コイル装置の他の変形例を示す平断面図である。 図１の内燃機関用点火コイル装置のさらに他の変形例を示す平断面図である。 この発明の実施の形態２の内燃機関用点火コイル装置の要部を示す正断面図である。 この発明の実施の形態３の内燃機関用点火コイル装置を示す正断面図である。 この発明の実施の形態４の内燃機関用点火コイル装置の絶縁ケースを示す平面図である。 この発明の実施の形態４の内燃機関用点火コイル装置の低圧側コネクタを示す平面図である。 この発明の実施の形態１の内燃機関用点火コイル装置の製造方法の一例を示す分解正断面図である。

符号の説明

１，１Ａ 絶縁ケース、２ 一次ボビン、３ 一次コイル、４ 二次ボビン、５ 二次コイル、６ センター鉄心、７，７Ａ サイド鉄心、８ 緩衝カバー、９ イグナイタ、１２，１２Ａ 低圧側コネクタ、１３ 低圧側ターミナル、１５ 絶縁樹脂、１６ イグナイタ端子、１８ 位置決め部、１９ 貫通孔、２０ 点火コイル。

Claims (7)

1. 絶縁ケースと、
   この絶縁ケース内に収納され、一次ボビンに巻装された一次コイル、二次ボビンに巻装された二次コイル、前記一次ボビン及び二次ボビンの中心軸線上に配置され前記一次コイル及び二次コイルを磁気的に結合させるセンター鉄心及び前記センター鉄心と閉磁路を形成するサイド鉄心を有する点火コイルと、
   前記絶縁ケース内に収納され、前記一次コイルへの電流の通電・遮断を行うイグナイタと、
   前記絶縁ケースに設けられ、前記イグナイタのイグナイタ端子と電気的に接続された低圧側ターミナルを有する低圧側コネクタと、
   前記絶縁ケース内に充填固化された絶縁樹脂とを備え、
   前記イグナイタは、緩衝材料で構成された緩衝カバーで表面が覆われた前記サイド鉄心と前記絶縁ケースの内壁面との間に挟まれていることを特徴とする内燃機関用点火コイル装置。
2. 前記イグナイタ端子は、溶接接合面のみに溶接用のメッキが施されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火コイル装置。
3. 前記低圧側コネクタは、前記低圧側ターミナルの外部に露出した前記イグナイタ側の端部に、前記イグナイタ端子を位置決めする構造が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用点火コイル装置。
4. 前記絶縁ケースには、前記イグナイタを位置決めする位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の内燃機関用点火コイル装置。
5. 前記絶縁ケースの開口面から前記緩衝カバーまでの寸法は、前記低圧側ターミナルまでの寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の内燃機関用点火コイル装置。
6. 前記緩衝材は、熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の内燃機関用点火コイル装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の内燃機関用点火コイル装置の製造方法であって、
   前記イグナイタ端子と前記低圧側ターミナルとの接合を、前記イグナイタを前記絶縁ケース内に設置した後に行うことを特徴とする内燃機関用点火コイル装置の製造方法。

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